Chimica applicata al suolo

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1 Chimica applicata al suolo Maria- Beatrice Coltelli Suolo: composizione e caratteristiche Rifiuti ed inquinamento del suolo Bonifica dei siti contaminati

2 LA CROSTA TERRESTRE Componenti principali della Litosfera Ossigeno 45.5 % Silicio 27.2 % Alluminio 8.3 % Ferro 6.2 % Calcio 4.6 % Altri Elementi 8.2 % Il nucleo (che inizierebbe a circa 2900 km di profondità) è formato da ferro e nichel, con la parte più interna allo stato solido nonostante le temperature elevatissime a causa della spaventosa pressione (oltre atmosfere), mentre quella più esterna si mantiene allo stato liquido. Il mantello invece si compone di ossidi e solfuri metallici nella parte più interna e da silicati di magnesio in quella più esterna. Infine c è la crosta, che è la parte a cui noi ci interessiamo. Essa infatti, definita più propriamente Litosfera, è uno strato avente una profondità che in media non supera i 100 km, ma è formato prevalentemente da silicati e da ossidi di alluminio. Quindi, anche se può non sembrare, l alluminio è abbondantissimo in natura, infatti è il terzo elemento più diffuso, dopo l Ossigeno ed il Silicio. Da solo costituisce circa l 8% della massa totale della Litosfera (tab. 1) e questo, tradotto in numeri significa una quantità di alluminio disponibile pari a circa 2 miliardi di miliardi di tonnellate.

3 ROCCE

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11 I metalli pesanti sciolti nell acqua del suolo si adsorbono sulla superficie dell argilla L argilla forma colloidi idrofobi

12 Componente organica del suolo: il contenuto di carbonio diminuisce con la profondità HUMUS scuro dalla decomposizione di piante: costituito da: Cellulosa ed emicellulosa parzialmente decomposte Residui di lignina Residui di proteine Formano colloidi idrofili C di O 2 scarso al suolo C di CO 2 alta al suolo Acido umico Strutture schematiche Acido fulvico

13 Acidità e Capacità di scambio cationico (CEC) del suolo CEC (cation exchange capacity) : quantità di cationi che sono adsorbiti in modo reversibile per unità di massa del materiale (asciutto) Per comune argilla la CEC varia tra 1 e 150 centimoli /kg (cmol/kg). Dipende fortemente dall area superficiale per grammo di minerale. I valori di CEC della componente organica del suolo sono alti, anche di 400 cmol/kg, Per via della presenza dei numerosi gruppi -COOH ph del suolo: può variare notevolmente I terreni normali che contengono carbonati hanno un valore di ph compreso tra 7,5 ed 8. Acidificazione dovuta alle piogge acide.

14 calcinazione

15 Salinità del suolo Climi aridi: accumulo di Sali in superficie a causa dell evaporazione. Poca materia organica.

16 SEDIMENTI: strati di minerali e particelle organiche, spesso a grana fine, presenti sul fondo di corpi idrici naturali come i laghi, i fiumi e gli oceani

17 elle organiche SAV (o AVS)= solfuro acido volatile = ione solfuro disponibile a complessarsi con i metalli. Siti industriali inquinati anche 500 micromoli di Zolfo per grammo Sedimenti incontaminati provenienti da ambienti ossidanti 0,01 micromoli/g

18 Halifax Harbour

19 RIFIUTI

20 I rifiuti solidi urbani sono solo il 23% del totale.

21 Italia Toscana 301,338 Km * (2001) t (2004) 533 kg/ab/anno 22,997 Km 2 (7,6%) * (2001) (6%) t(2004) 693 kg/ab/anno *) nel 2004 circa *) nel 2004 circa

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23 NORMATIVA Decreto Ronchi: rifiuto come risorsa; responsabilità condivisa ; avvio della gestione del riciclo Decreto 22/1997 Ronchi Il decreto Ronchi si basa su tre principi: recupero, riutilizzo e riciclo Lo scopo finale è quello di ridurre al minimo la quantità di rifiuti da smaltire in discarica, mediante la prevenzione della loro produzione. Ai fini di una corretta gestione il decreto impegna quindi le autorità competenti a favorire la riduzione dello smaltimento finale attraverso: il riutilizzo, il riciclo e altre forme di recupero per ottenere materia prima seconda dai rifiuti; l adozione di misure economiche e la determinazione di condizioni di appalto che prevedano l impiego di materiali recuperati per favorire il mercato degli stessi; l impiego dei rifiuti come combustibile o come altro mezzo per produrre energia.

24 3. Lo smaltimento dei rifiuti é attuato con il ricorso ad una rete integrata ed adeguata di impianti di smaltimento, attraverso le migliori tecniche disponibili e tenuto conto del rapporto tra i costi e i benefici complessivi, al fine di: a) realizzare l'autosufficienza nello smaltimento dei rifiuti urbani non pericolosi in ambiti territoriali ottimali; b) permettere lo smaltimento dei rifiuti in uno degli impianti appropriati più vicini ai luoghi di produzione o raccolta, al fine di ridurre i movimenti dei rifiuti stessi, tenendo conto del contesto geografico o della necessità di impianti specializzati per determinati tipi di rifiuti; c) utilizzare i metodi e le tecnologie più idonei a garantire un alto grado di protezione dell'ambiente e della salute pubblica. DLgArt. 152/2006 -smaltimento dei rifiutihttp://

25 D.Lgs 205/2010 (Modifiche all articolo 179 del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152) 1. L articolo 179 del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152, è sostituito dal seguente: Articolo 179(Criteri di priorità nella gestione dei rifiuti) La gestione dei rifiuti avviene nel rispetto della seguente gerarchia: a) prevenzione; b) preparazione per il riutilizzo; c) riciclaggio; d) recupero di altro tipo, per esempio il recupero di energia; e) smaltimento. 2. La gerarchia stabilisce, in generale, un ordine di priorità di ciò che costituisce la migliore opzione ambientale. Nel rispetto della gerarchia di cui al comma 1, devono essere adottate le misure volte a incoraggiare le opzioni che garantiscono, nel rispetto degli articoli 177, commi 1 e 4, e 178, il miglior risultato complessivo, tenendo conto degli impatti sanitari, sociali ed economici, ivi compresa la fattibilità tecnica e la praticabilità economica. 3. Con riferimento a singoli flussi di rifiuti è consentito discostarsi, in via eccezionale, dall ordine di priorità di cui al comma 1 qualora ciò sia giustificato, nel rispetto del principio di precauzione e sostenibilità, in base ad una specifica analisi degli impatti complessivi della produzione e della gestione di tali rifiuti sia sotto il profilo ambientale e sanitario, in termini di ciclo di vita, che sotto il profilo sociale ed economico, ivi compresi la fattibilità tecnica e la protezione delle risorse.

26 RACCOLTA frazione umida COMPOSTAGGIO compost grigio indifferenziata SELEZIONE CDR TERMOVALORIZZAZIONE energia elettrica e calore frazione inerte DISCARICA scarti organico COMPOSTAGGIO compost verde differenziata carta e cartone SELEZIONE E TRATTAMENTO prodotti cellulosici multimateriale SELEZIONE E TRATTAMENTO vetro, plastica, alluminio, ecc. ingombranti PIATTAFORMA DI SELEZIONE ferro, legno, ecc.

27 Il riciclo dei materiali da imballaggio

28 RICICLO DEI MATERIALI DELLA RACCOLTA DIFFERENZIATA Consorzi di filiera Carta COMIECO Legno RILEGNO Plastica vetro CONAI COREPLA COREVE aziende acciaio alluminio Consorzio Nazionale Acciaio CIAL Accordo Quadro ANCI-CONAI Enti locali cittadini

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32 Termovalorizzazione

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45 Sistemi di abbattimento

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47 Ionizzazione e raccolta di particelle liquide e solide su un elettrodo

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49 Scrubber ad umido

50 Selective non catalytic reaction Selective catalytic reaction

51 Si usa ammoniaca o urea. Il processo catalitico è più costoso però permette di raggiungere valori di concentrazione di NOx più bassi.

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54 RIFIUTI

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56 Considerazioni finali Assenza di protocolli standard per l esecuzione del monitoraggio nelle varie matrici ambientali.

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58 Percolato Complesso di prodotti liquidi, derivati dalla lisciviazione dei rifiuti da parte delle acque meteoriche Biogas Gas che si forma per decomposizione anaerobica dei rifiuti e comporta la produzione di una miscela gassosa composta principalmente da CH 4 e CO 2

59 Per biogas si intende il prodotto di degradazione naturale della materia organica, che nel nostro caso rappresenta una frazione del rifiuto che entra in discarica. Il processo di degradazione avviene ad opera di specifici batteri presenti nella biomassa dei rifiuti in particolari condizioni ambientali. Martín S. (1997) specifica la differenza tra landfill gas e biogas, che si verifica al momento del campionamento. Infatti se il pozzo di estrazione non è sigillato saldamente, al momento del campionamento può penetrare l aria atmosferica a causa della pressione negativa. Definisce quindi landfill gas la miscela gassosa che si forma all interno della discarica e che non viene modificata in alcun modo dall aria esterna e biogas la miscela gassosa estratta e che quindi può aver subito una modifica in composizione Landfill gas: 50-70% CH % CO % N 2 Biogas 49% CH % CO % N 2 2.9% O 2 Aria: 21% O 2 79% N 2

60 Numerosi studi sulle discariche hanno dimostrato che la stabilizzazione dei rifiuti avviene attraverso 5 fasi sequenziali e distinte. La quantità del percolato e le sue caratteristiche chimiche, così come quelle del biogas generato da una discarica, variano da una fase all altra e riflettono i processi chimici e chimico-fisici che avvengono nel corpo rifiuti.

61 Prima fase : aerobia C CH2O +O2 CO2 + H2O Seconda fase: acida aerobia ph 5,5-6,5 Fermentazione acida che genera ammoniaca, idrogeno e CO2 2 CH2O CH3COOH Terza fase: anaerobia o metanogena Inizia 6 mesi dopo l interramento e si protrae per diversi anni. I batteri decompongono gli acidi e il ph va a 7-8 CH3COOH CH4 + CO2

62 Obiettivo del sistema di captazione è quello di impedire la fuoriuscita del biogas e del percolato dalla superficie della discarica. Tuttavia le discariche per RSU rappresentano una importante fonte d inquinamento atmosferico, anche quando è presente un sistema di captazione e/o combustione. La causa : diffusione del biogas dal suolo della discarica

63 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI TECNICHE CONTENIMENTO O IMMOBILIZZAZIONE Solidificazione: precipitazione, inertizzazione in cemento portland o vetro COPERTURE E DIAFRAMMI MOBILIZZAZIONE (evaporazione o lavaggio) DISTRUZIONE ( incenerimento)

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