Trattamento e recupero di materiali di interesse dalle ceneri pesanti da incenerimento

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1 Trattamento e recupero di materiali di interesse dalle ceneri pesanti da incenerimento Rimini, 10 Novembre 2016 Proff. S. Cernuschi, M. Grosso Ingg. L. Biganzoli, G. Dolci, C. Santella

2 Obiettivi e contenuti del progetto di ricerca OBIETTIVI Fare il punto su: tecnologie, sostenibilità (ambientale, energetica ed economica) prospettive del trattamento e del recupero delle ceneri pesanti da incenerimento di rifiuti; Fornire agli operatori del settore e al mondo tecnicoscientifico nuovi elementi conoscitivi che consentano di elaborare strategie industriali di medio-lungo periodo. Rimini, 10 Novembre

3 STATO DELL ARTE Rimini, 10 Novembre

4 Analisi dello Stato dell Arte IL CONTESTO Incenerimento dei rifiuti in Italia t t t Ceneri pesanti residuo incombusto pesante dell incenerimento dei rifiuti solidi. Rappresentano circa il 15%-25% in peso del rifiuto termovalorizzato. Si tratta di materiale granulare costituito principalmente da una frazione minerale ( 90%) e da metalli ferrosi (7-15%) e non ferrosi (1-2%). Cumulo di ceneri pesanti Frazione minerale Metalli non ferrosi Metalli ferrosi Rimini, 10 Novembre

5 PRODUZIONE ANNUALE DI CENERI PESANTI IN EUROPA Analisi dello Stato dell Arte Ceneri pesanti prodotte (10 3 t) Produzione di circa 18 Mt di ceneri pesanti in Europa Rimini, 10 Novembre

6 Analisi dello Stato dell Arte PRODUZIONE DI CENERI PESANTI IN ITALIA Nel 2013 sono state generate t di residui da trattamento termico dei rifiuti, comprendenti le ceneri pesanti e le sabbie da reattori a letto fluido. Produzione dei residui da trattamento termico (t) Non pericolosi Pericolosi Totale Nord Centro Sud Totale Pericolosi; 6% Non pericolosi; 94% Smaltimen to; 18% Destinazione delle scorie (t) Smaltimento Recupero Nord Centro Recupero; 82% Sud Totale Dati 2013, Fonte: ISPRA Rimini, 10 Novembre

7 Analisi dello Stato dell Arte RECUPERO DELLE CENERI PESANTI IN EUROPA Destinazione della frazione minerale (CEWEP Country Reports) Paese Recupero Smaltimento Austria X 100% Belgio X Impiego in edilizia X Danimarca* X Costruzione di strade X Finlandia X Costruzione di strade, Costruzione di discariche, Industria del cemento X Francia X 83% - costruzione di strade, edilizia X 17% Germania X Costruzione di strade, barriere anti rumore, Costruzione di discariche X Irlanda X Copertura di discariche Lussemburgo X Costruzione di strade Norvegia X 100% Paesi Bassi X 100% - Costruzione di strade, barriere anti rumore; Costruzione di discariche; Inertizzate in altre matrici e prodotti Polonia X Manufatti per l'edilizia X Regno Unito** X 86% - Costruzione di strade, edilizia X 14% Repubblica Ceca X 100% Spagna X Costruzione di discariche, costruzione di strade, produzione di calcestruzzo Svezia X Costruzione di discariche X Svizzera X 100% Ungheria X 100% **Devon County Council 2014 **Danish Ministry of Environemnt Environmental protection Agency Rimini, 10 Novembre

8 Analisi dello Stato dell Arte DESTINAZIONE DELLE CENERI PESANTI IN EUROPA PAESI BASSI 2013: prodotte circa 1,7 Mt di IBA Recupero 100% Principalmente per la costruzione di strade Costruzione della A5 Highway di Amsterdam Rimini, 10 Novembre

9 DESTINAZIONE DELLE CENERI PESANTI IN EUROPA PAESI BASSI Attualmente l impiego di IBA come aggregato secondario è regolato dal «Soil Quality Decree»: definisce 2 categorie di applicazioni in funzione dei risultati del test di lisciviazione. Categoria 1: applicazione nell edilizia, limiti più restrittivi, quasi mai rispettati Categoria 2 (IBC): limiti meno restrittivi, quasi tutti gli aggregati rientrano in questa categoria IBC: «Isolate, control and monitor» Analisi dello Stato dell Arte L aggregato è «isolato» così da evitare possibili contaminazioni del suolo. Questo limita le possibili applicazioni Rimini, 10 Novembre

10 DESTINAZIONE DELLE CENERI PESANTI IN EUROPA PAESI BASSI Necessità che gli aggregati da IBA rispettino i criteri per i materiali da costruzione così da trovare applicazioni al di fuori della categoria IBC Nascita del GREEN DEAL Accordo tra Associazione olandese dei Gestori Rifiuti (Dutch Waste Management Association DWMA) e Ministero delle Infrastrutture e dell Ambiente OBIETTIVO: abbandonare l impiego di IBA nella categoria IBC Target Entro il 1 gennaio 2017 il 50% di IBA deve essere impiegato per usi diversi rispetto a quelli della categoria IBC Entro il 2020 il 100% di IBA deve essere destinato ad applicazioni diverse dalla categoria IBC. Come? Analisi dello Stato dell Arte Migliorando la qualità degli aggregati da IBA: adozione di tecnologie avanzate: diminuzione della lisciviabilità, tramite lavaggio, immobilizzazione, impiego in prodotti «leganti». Rimini, 10 Novembre

11 LE TECNOLOGIE Rimini, 10 Novembre

12 Analisi dello Stato dell Arte LE TECNOLOGIE ESTRAZIONE DELLE CENERI PESANTI ESTRAZIONE AD UMIDO Lo spegnimento delle scorie avviene grazie alla loro caduta nell estrattore a gondola contenente acqua Attualmente opzione più praticata In Italia il 100% degli impianti a griglia adotta questa tecnologia Rimini, 10 Novembre

13 Analisi dello Stato dell Arte LE TECNOLOGIE ESTRAZIONE DELLE CENERI PESANTI ESTRAZIONE A SECCO Lo spegnimento delle scorie avviene non per azione dell acqua, ma l agente di raffreddamento è rappresentato dall aria. Attualmente la tecnologia di estrazione a secco risulta non molto diffusa: risultano attivi 6 impianti in Giappone in Svizzera sono stati convertiti a secco tutti gli impianti del Cantone di Zurigo Rimini, 10 Novembre

14 LE TECNOLOGIE ESTRAZIONE DELLE CENERI PESANTI Analisi dello Stato dell Arte ESTRAZIONE AD UMIDO VS ESTRAZIONE A SECCO ESTRAZIONE A UMIDO Tecnologia consolidata Evita rischio derivanti da fiamme improvvise ESTRAZIONE A SECCO Combustione prolungata che permette la completa ossidazione del materiale organico Nessuna reazione chimica irreversibile Rimozione di sali e cloruri Nessun fenomeno di addensamento Neutralizza il problema della diffusione delle polveri Reazioni chimiche irreversibili (idrolisi, corrosione) Le ceneri tendono ad agglomerarsi Difficoltà operative e gestionali dovute al contenuto di acqua Miglior separazione della frazione fine (elevato contenuto di metalli pesanti) Incremento del recupero di metalli ferrosi (fino a +45%) Incremento del recupero di metalli non ferrosi (fino a +50%) Diffusione delle polveri Rimini, 10 Novembre

15 DUE IMPIANTI DI RIFERIMENTO ALL'ESTERO Rimini, 10 Novembre

16 Gli impianti visitati Impianto AFATEC a Copenhagen Impianto centralizzato a servizio di numerosi WTE Potenzialità di trattamento complessiva a regime: t/a di scorie Tariffa di accesso delle scorie: 10 /t; obiettivo: 0 /t grazie alla valorizzazione dei prodotti Scorie estratte a umido (20% circa di umidità). Dopo tre mesi di maturazione all aperto l umidità scende al 10-12%, condizione in cui il materiale si presenta molto simile a quello estratto a secco L impianto di trattamento prevede la suddivisione del materiale in diversi tagli granulometrici. Ciascuno di essi subisce deferrizzazione, rimozione dei non ferrosi su due stadi e rimozione dell acciaio inox. Tutti i flussi di frazioni inerti residuali vengono rimiscelati insieme e vanno ad utilizzo nei sottofondi stradali Vagliano fino a 0,5 mm senza problemi (e senza eccessi di polverosità) Rimini, 10 Novembre

17 Impianto ZAR a Hinwil (Svizzera) Impianto centralizzato a servizio di tutti i WTE del Cantone di Zurigo con estrazione a secco Potenzialità di trattamento: t/a; costo 40M CHF Gli impianti visitati Separazione in 5 frazioni, fino a <0,2 mm; >80 mm va a separazione manuale, poi frantumazione e riciclo in testa all impianto Tutte le apparecchiature e all'interno dell'impianto i nastri sono al chiuso, polverosità nulla ECS ad alta frequenza e successiva separazione dei non ferrosi (alluminio vs. altri preziosi) con tavole vibranti Separatore acciaio inox con sensori ottici e successivo soffiaggio Separatore del vetro (8-30 mm), sempre con sensore ottico e soffiaggio Frazione minerale ormai priva di metalli, ma contiene ancora sali. Ancora impossibile il riutilizzo in Svizzera ( discarica) Rimini, 10 Novembre

18 GLI IMPIANTI IN ITALIA Rimini, 10 Novembre

19 Gli impianti visitati Sopralluoghi effettuati presso 4 impianti So.Le.Na. Società Leganti Naturali, Paderno Dugnano (MI) R.M.B. - Recupero Metalli Brescia, Polpenazze sul Garda (BS) Officina dell Ambiente, Impianto di Lomello (PV) Impianto di Conselice (RA) Rimini, 10 Novembre

20 Gli impianti visitati So.Le.Na. Società Leganti Naturali Applicazione di un processo ad umido volto ad ottenere un prodotto minerale di elevata qualità da impiegare per la produzione di calcestruzzo in parziale sostituzione al cemento (POZZOLANICA). Punti chiave del processo: Eliminazione completa dell alluminio dal minerale, Micronizzazione del minerale ( 7µm), Raffinazione ad umido Rimini, 10 Novembre

21 Gli impianti visitati SOLENA - Schema di processo Rimini, 10 Novembre

22 Gli impianti visitati R.M.B. - Recupero Metalli Brescia Il processo applicato ha l obiettivo di massimizzare il recupero della frazione metallica presente nelle ceneri pesanti. La frazione minerale è in parte smaltita in discarica e in parte recuperata per la costruzione di sottofondi stradali o inviata ai cementifici. Rifiuti/prodotti decadenti dal trattamento delle ceneri pesanti Quantità Frazione minerale % Destinazione Recupero nei cementifici Produzione di aggregati o misti cementati per opere di ingegneria civile Recupero/smaltimento presso impianti terzi Metalli ferrosi 5 12 % Recupero nell industria metallurgica Metalli non ferrosi: alluminio 0,5 1,5 % Recupero nell industria metallurgica Metalli non ferrosi: altri 0,2 0,8 % Recupero presso impianti terzi Frazione incombusta 0,2 5 % Recupero/smaltimento presso impianti terzi Rimini, 10 Novembre

23 Gli impianti visitati RMB - Schema di processo Rimini, 10 Novembre

24 Gli impianti visitati OFFICINA DELL AMBIENTE I due impianti di Lomello e Conselice lavorano nell ottica di recuperare la frazione minerale come prodotto da impiegare in applicazioni di elevata qualità. Dai processi si generano prodotti diversi in funzione della granulometria, applicabili nell industria del cemento, per la produzione di conglomerati bituminosi e malte. I prodotti non vengono utilizzati per applicazioni che prevedono il diretto contatto con l ambiente. In entrambi i casi le ceneri pesanti sono trattate attraverso una serie di vagli, mulini, separatori magnetici e a correnti indotte. Come output del processo si ottengono: 89% prodotti minerali 10% metalli ferrosi e non ferrosi 1% incombusti (vengono resi ad impianti WtE per il recupero energetico) Rimini, 10 Novembre

25 Bottom ashes * Ageing Crushing Coarse mineral fraction >150 mm OFFICINA DELL AMBIENTE - Conselice Sieving, magnetic separation Coarse Ferrous metals Metal Industry Mineral fraction > 14 mm Mineral fraction < 14 mm Crushing, sieving, magnetic separation, ECS, manual sorting Sieving 4 mm Mineral fraction 0 4 mm Sieving 2 mm Mineral fraction 0 2 mm Sand Matrix 0 2 mm BA recovery plants in Italy Ferrous metals Non Ferrous metals Mineral fraction 4 14 mm Magnetic separation, ECS, crushing Mineral fraction 2 4 mm Recycled as building material Magnetic, ECS Sand Matrix 0 4 mm Metal Industry Ferrous metals Non Ferrous metals Rimini, 10 Novembre

26 PROSPETTIVE IN ITALIA Gli impianti di trattamento scorie operativi in Italia sono in grado di soddisfare la domanda attuale Prospettive di nuova capacità di incenerimento nel medio-lungo termine t/a di ceneri pesanti Approcci interessanti e innovativi per il recupero della frazione inerte Tema pericolose vs. non-pericolose ancora aperto Gi operatori rimangono scettici sull'estrazione a secco, ma qualcosa si sta muovendo Rimini, 10 Novembre 2016

27 GRAZIE PER L'ATTENZIONE! Rimini, 10 Novembre 2016