PROCEDIMENTO PER DECONTAMINARE TRAVERSINE IN LEGNO DALLA PRESENZA DI INQUINANTI ORGANICI

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1 PROCEDIMENTO PER DECONTAMINARE TRAVERSINE IN LEGNO DALLA PRESENZA DI INQUINANTI ORGANICI * * * * * * D E S C R I Z I O N E (in sintesi) Il trovato ha come oggetto un procedimento per degradare inquinanti organici presenti in traversine ferroviarie. L utilizzo di traversine ferroviarie in legno ha richiesto la loro preservazione dalla degradazione causata da fattori quali funghi, insetti e intemperie. Per tale fine, una delle soluzioni di maggior successo è stata l applicazione sul legno del creosoto, nome con cui si indica una complessa miscela ad azione fungicida e insetticida, di lunga durata e resistente alla lisciviazione e alle intemperie. Il creosoto, che si compone di oltre 200 composti chimici, in prevalenza idrocarburi aromatici nonché composti fenolici e composti aromatici azotati e solforati, è un distillato medio-pesante del catrame di carbone con temperatura di ebollizione compresa fra 200 C e 400 C. Esso può, in particolare, contenere oltre trenta diversi idrocarburi policiclici aromatici (IPA) che in certi casi rappresentano fino l 85% della intera miscela. La composizione specifica del creosoto dipende in genere dai parametri di distillazione. Gli IPA sono molecole organiche naturali e di sintesi prodotte da attività petrolifere e da processi naturali e antropici di pirolisi della materia organica. Questi composti sono chimicamente molto idrofobici e si caratterizzano per una marcata persistenza nell ambiente e per la tendenza a bioaccumularsi nei tessuti animali e vegetali a causa della spiccata

2 lipofilia. La loro limitata solubilità e il basso tasso di desorbimento in acqua, decrescente con l aumentare del numero di anelli, sono la principale causa della persistenza di queste sostanze nell ambiente. Tra gli IPA del creosoto vi sono sostanze note per la loro alta tossicità quali naftalene, fenantrene, antracene, benzo(a)antracene e, soprattutto, benzo(a)pirene. Lo smaltimento delle traversine, progressivamente sostituite con equivalenti in cemento, non può prescindere dal problema della tossicità degli additivi (creosoto) con cui è stato trattato il legno e che verrebbero rilasciati nell ambiente. È infatti noto che i componenti del creosoto e gli IPA in particolare, possano abbandonare le traversine per poi accumularsi soprattutto nel suolo e nelle acque. Questo aspetto rappresenta un serio rischio per la salute umana oltre che un vincolo rilevante per il riutilizzo del legno costituente le traversine. In questo senso si ricorda che con il D.M. 5 febbraio 1998 è stato imposto che il legno delle traversine possa rientrare nel ciclo industriale solo a patto che la concentrazione degli inquinanti principali sia inferiore a determinati limiti, tra cui: 250g/kg di legno per il creosoto totale, 5mg/kg di legno per il benzo(a)pirene e 1%p/p per i fenoli. La degradazione naturale degli inquinanti organici quali gli IPA è tecnicamente non percorribile visti i tempi eccessivamente lunghi che avrebbe tale soluzione. Infatti, come è noto, la biodegradazione degli IPA è fortemente limitata dal fatto che queste sostanze si ancorano saldamente al legno sul quale sono stati applicati così che la frazione di sostanza realmente disponibile per la biodegradazione sia minima.

3 Compito del trovato è quindi fornire un procedimento per decontaminare le traversine in legno dalla presenza di inquinanti organici, preferibilmente creosoto, più in particolare IPA, che superi gli inconvenienti dell arte nota. Un altro scopo è fornire un procedimento come sopra che sia più rapido, più economico e più efficiente di soluzioni equivalenti attualmente in uso. Un altro scopo è fornire un procedimento come sopra che consenta di aumentare la frazione di IPA disponibile alla degradazione microbica. Questi e altri scopi sono raggiunti da un procedimento per decontaminare traversine in legno dalla presenza di inquinanti organici del creosoto, preferibilmente fenoli e IPA, più preferibilmente benzo(a)pirene, detto procedimento comprendente la fase di mettere in contatto il legno delle traversine con un additivo comprendente microrganismi selezionati, enzimi, supporti organici e minerali, fattori di crescita, nutrienti. L additivo di cui si fa qui uso è descritto anche nella domanda parallela depositata nel medesimo giorno della presente, avente il titolo di Procedimento per la bonifica di suolo inquinato e inerente alla bonifica di terreno dalla contaminazione da POP. Tra gli obbiettivi raggiunti dal trovato vi è quello di ridurre sensibilmente la concentrazione degli inquinanti presenti nel legno permettendone il suo recupero come materia prima. Oltre ai vantaggi economici derivanti dal processo di recupero, è stata anche ridotta la pericolosità intrinseca per l'ecosistema rappresentata dal rifiuto

4 contenente creosoto. Il trattamento può essere realizzato in bio-reattori adatti a lavorare in fase slurry (detti bioslurry reactors) che offrono il massimo controllo e la più elevata superficie di contatto matrice inquinata-pool microbico. Il trattamento in reattori slurry è del tutto analogo al sistema a fanghi attivi utilizzato per il trattamento dei reflui urbani. Tali reattori sono progettati per ridurre al massimo i fattori che limitano la crescita microbica: i residui legnosi della traversina, opzionalmente ma preferibilmente ridotti ad adeguata pezzatura, vengono mantenute in sospensione nel bioslurry all interno del reattore e miscelate con ossigeno, la componente microbico-enzimatica (prima componente) e i nutrienti (seconda componente). Il reattore può operare sia in flusso discontinuo (reattore SS-SBR Sediment Slurry-Sequencing Batch Reactor) che in continuo (reattore CSTR, Completed Stirred Tank Reactor). Come ricordato in precedenza il fattore principale che limita la biodegradazione del creosoto è rappresentato dalla limitata disponibilità per i microrganismi di IPA libero. Molti tipi di microrganismi durante la fase di crescita su composti idrofobici producono normalmente una classe di molecole note con il nome di biosurfattanti che hanno la proprietà di liberare le sostanze idrofobiche dal supporto naturale al quale si trovano strettamente associate. Tra i fattori che governano la produzione di biosurfattanti uno dei principali è il rapporto carbonio/azoto nell ambiente in cui avviene la degradazione. La richiedente ha trovato che l uso di un additivo come sopra definito aumenta la frazione di

5 inquinante passibile di degradazione in quanto aumenta la produzione di biosurfattanti da parte dei microrganismi presenti. Il processo biologico di degradazione di IPA e composti fenolici così realizzato è quindi sia rapido che efficace. È stato in particolare trovato che una produzione ottimale di biosurfattanti da parte dei microrganismi del bioattivatore (prima componente) avviene con determinati valori del rapporto C/N. In una forma realizzativa preferita il procedimento comprende le fasi di: - ridurre la dimensione volumetrica della traversina ferroviaria in una pezzatura ottimale, - inserire il legno nel bio-reattore contente una soluzione acquosa del bioattivatore microbico-enzimatico (prima componente dell additivo) e del prodotto nutriente-sinergizzante (seconda componente dell additivo), - insufflare aria nella miscela ottenuta sotto continua agitazione. I dosaggi dell additivo possono variare in relazione alla concentrazione degli inquinanti e alle condizioni analitiche ed ambientali specifiche. Il legno viene mantenuto nel reattore per un tempo stabilito in base alle concentrazioni degli inquinanti. Successivamente, il legno trattato viene di preferenza collocato in apposite aree di reazione a temperatura controllata dove si lascia che la fase di demolizione microbica degli inquinanti giunga a completamento. Nelle aree in cui viene collocato, il legno rimane per un numero di settimane sufficienti ad ottenere la decontaminazione.