Fibers innovative burning and reuse by Selfpropagating High temperature Synthesis (SHS)

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1 Fibers innovative burning and reuse by Selfpropagating High temperature Synthesis (SHS) V. Caratto a,b, C. Belfortini b, L. Musi b, L. Gaggero a and M. Ferretti b a) Dipartimento di Scienze della Terra, dell Ambiente e della Vita, Università degli Studi di Genova, Corso Europa 26, 16132, Genova, Italia b) Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Università degli Studi di Genova, Via Dodecaneso 31, 16146, Genova, Italia. 1

2 I rifiuti contenenti amianto costituiscono, dopo i rifiuti urbani, la tipologia più voluminosa tra i rifiuti pericolosi esistenti nel nostro paese. In futuro lo smaltimento in discarica potrebbe riguardare 30 milioni di tonnellate di materiale, attualmente ancora ben conservato. Obiettivo 2028! Risoluzione del Parlamento Europeo (2012/2065(INI) del 14 marzo 2013 sulle minacce per la salute sul luogo di lavoro legate all'amianto e le prospettive di eliminazione di tutto l'amianto esistente. Art. 32. Sottolinea che, per quanto riguarda la gestione dei rifiuti di amianto, devono altresì essere adottate misure con il consenso dei cittadini interessati volte a promuovere e sostenere tanto la ricerca nell'ambito delle alternative ecocompatibili quanto le tecnologie che se ne avvalgono, nonché a garantire procedimenti quali l'inertizzazione dei rifiuti contenenti amianto, ai fini dell'inattivazione delle fibre di amianto attive e della loro conversione in materiali che non mettono a repentaglio la salute pubblica 2

3 Il termine amianto o asbesto definisce diversi silicatici che presentano abito fibroso. Per la normativa 257/1992 e successive sono normati solo 6 minerali che hanno avuto importanza commerciale: CRISOTILO, AMOSITE, CROCIDOLITE, TREMOLITE, ANTOFILLITE, ATTINOLITE Fino alla seconda metà degli anni ottanta il suo impiego era largamente diffuso nei più svariati settori di produzione: Industria navale, aeronautica, ferroviaria Industria materiale plastico Industria chimica e metallurgica Altri (cartoni, vernici, pitture, indumenti) Padiglione della società Eternit all esposizione universale di Torino

4 Come smaltire l amianto? 1. Confinamento in discarica: Stabilizzazione ottenuta con leganti idraulici a base di reagenti inorganici, quali cemento, calce, argilla etc. Stabilizzazione ottenuta con reagenti organici, quali materie termoplastiche, composti macroincapsulanti, polimeri. 73 discariche esistenti 23 discariche ancora in esercizio smaltiscono i rifiuti da materiali da costruzione contenenti amianto Complessivamente: m 3 volumetria residua 4

5 Trattamenti termici La Litificazione è la fusione dei rifiuti con amianto alla temperatura di circa C e successivo raffreddamento lento con cristallizzazione di minerali silicatici e ossidi di ferro. La Vetrificazione è la fusione aiutata da additivi vari alla temperatura di circa C, seguita da raffreddamento rapido e produzione di materiale vetroso. La Fusione consiste nel portare ad altissima temperatura (1600 C e oltre) i rifiuti contenenti amianto; dopo la loro fusione si ottiene un prodotto inerte, insolubile, di tipo vetroso. Alte temperature sono ottenute mediante torcia al plasma di grande potenza (4000 C/6000 C) adattata per la distruzione dei rifiuti. Un impianto che usa questa tecnologia è a Morcenx, in Francia 5

6 LA TECNICA SHS Il processo sfrutta una reazione di ossido-riduzione fortemente esotermica tra un ossido metallico e alluminio (reazione alluminotermica) o un altro elemento metallico Fe 2 O 3 + 3Mg 3MgO + 2Fe H r = - 979,22 kj/mol Crisotilo, mescolato in rapporto stechiometrico con Ematite e Magnesio dà luogo alla reazione Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + Fe 2 O Mg 2 Mg 2 SiO 4 + 2MgO + 2Fe + 2H 2 O H r = - 846,43 kj /mol 6

7 LA PRIMA CAMERA DI REAZIONE innesco reazione con impulso elettrico atmosfera inerte impiego di una base riscaldante controllo della temperatura del campione misura della velocità di propagazione Brevetto italiano n. GE2010A

8 Obiettivi: Valutazione della possibilità di utilizzo dei prodotti finali dell'inertizzazione come materie prime seconde. Verifica di ulteriori applicazioni industriali della tecnica SHS nel campo del trattamento dei rifiuti fibrosi Life FIBERS - LIFE12 ENV IT FIBERS INNOVATIVE BURNING AND REUSE BY SHS Project Manager: Prof.ssa Laura Gaggero - DISTAV Risultati a breve termine Dall allestimento del prototipo 1 sono stati ricavati gli elementi tecnici i per lo scale up del prototipo 2, attualmente progettato e in fase di realizzazione. Risultati a medio termine Attualmente sono stati caratterizzati tutti i prodotti ottenuti dalla reazione nel prototipo 1 e un censimento analogo sarà svolto sui prodotti derivanti dall attività del prototipo 2 in modo da fornire un contributo esaustivo sulla composizione e campi di applicazione dei prodotti secondari. Al fine di fornire indicazioni utili all' aggiornamento dei protocolli normativi sul trattamento dei rifiuti a scala nazionale e transnazionale sono stati effettuati incontri con le Autorità competenti. 8

9 Life FIBERS - LIFE12 ENV IT FIBERS INNOVATIVE BURNING AND REUSE BY SHS PROTOTIPO DISCONTINUO Sono stati studiati come MCA: amianto friabile naturale e industriale derivante da coibentazioni, Eternit, «linoleum». Tutti i materiali sono stati caratterizzati prepost trattamento SHS attraverso XRD e SEM PROTOTIPO CONTINUO 9

10 MATERIALE FRIABILE NATURALE ED INDUSTRIALE COMPOSIZIONI STUDIATE 50% MCA-50% REAGENTI 60% MCA-40% REAGENTI 70% MCA-30% REAGENTI 75% MCA-25% REAGENTI Chrysotile CARATTERIZZAZIONE SEM PRE-SHS 10

11 MATERIALE FRIABILE NATURALE ED INDUSTRIALE 11

12 MATERIALE FRIABILE POST SHS Concentrazione massima a cui la reazione avviene è 70% di amianto friabile. Produzione di FORSTERITE (OLIVINA) La T top min. 100 C 12

13 PRE SHS 50% ETERNIT 50 %MCA- 50% REAGENTI 60 %MCA- 40% REAGENTI POST SHS 50% 13

14 Post-SHS «Linoleum» Chrysotile 50% MCA- 50% REAGENTI 70% MCA- 30% REAGENTI 80% MCA- 20% REAGENTI Pre-SHS 14

15 CONCLUSIONI La tecnica SHS è applicabile per l inertizzazione di amianto sia in un processo discontinuo che continuo; La matrice friabile, naturale e industriale, viene inertizzata completamente con «pastiglie» di composizione 70%MCA e 30% reagenti L eternit, ad ora, viene inertizzato dopo macinazione con un rapporto di 50%MCA-50% reagenti La T minima di innesco sulla pastiglia deve essere almeno > 100 C I test tossicologici sul materiale post combustione hanno evidenziato una sensibile riduzione della patogenicità 15

16 Grazie per l attenzione EU Project: Life FIBERS - LIFE12 ENV IT FIBERS INNOVATIVE BURNING AND REUSE BY SHS 16