L analisi della sostenibilità di una bonifica da metalli pesanti mediante una tecnica innovativa di S/S valutata attraverso LCA comparativa

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1 L analisi della sostenibilità di una bonifica da metalli pesanti mediante una tecnica innovativa di S/S valutata attraverso LCA comparativa Petra Scanferla Ph.D.

2 Contenuti Cenni al caso di studio ed alla tecnica S/S impiegata LCA per la valutazione delle performance ambientali dei processi Analisi LCA comparativa tra due opzioni di intervento

3 Il caso di studio Riqualificazione urbana di una ex Centrale Elettrica Enel e Orto botanico a S. Giobbe Venezia

4 Contaminazione suolo: da 0,0 2,0 m p.c. As, Sb, Pb, Hg, Cu e Sn Table 1: Concentration of the heavy metals of concern in the soil fine fraction Heavy metals Maximum soil concentrations Mean soil concentrations Risk based acceptable concentration** Residential use limits*** Commercial /industrial use limits*** As (mg kg-1 dm*) Cu (mg kg-1 dm*) 1, Hg (mg kg dm*) Pb (mg kg-1 dm*) 2, Sb (mg kg-1 dm*) Sn (mg kg-1 dm*) *soil dry matter **risk threshold level calculated by site specific risk assessment ***(IMD, 2006) Rischio inaccettabile per il suolo superficiale

5 La tecnica HPSS Sistema di trattamento S/S ex situ basato su un processo innovativo per la trasformazione di suolo contaminato in materiale granulare su base cementizia caratterizzato da alta densità, bassa porosità ed elevata resistenza meccanica, che può essere riutilizzato per il rinterro degli scavi. AGENDO SULLE REGOLE DELLA TECNOLOGIA DEL CALCESTRUZZO (RAPPORTO A/C) AGGIUNTA DI ADDITIVI appositamente sviluppati MAPEPLAST ECO1 E UN PRODOTTO A BASE DI POLIMERI SUPERFLUIDICANTI, TENSIOATTIVI E REAGENTI ANTICOMPLESSANTI IN GRADO DI CONSENTE LA FORMAZIONE DI CONGLOMERATI CON LA MINIMA AGGIUNTA D ACQUA. HPSS: Brevetto WO/2006/ Lithoidal granular material

6 La tecnica HPSS L evaporazione dell acqua in eccesso che non ha reagito con il cemento crea una fitta rete di pori (porosità capillare) all interno della struttura della pasta cementizia. Porosità = 0,61 + 0,23e (Walton, 1990) la porosità capillare può essere significativamente A/C modificata attraverso il rapporto acqua-cemento ( La permeabilità all acqua è virtualmente nulla per rapporti A/C = 0,32 I pori sono visibili solo al SEM (diametro 0,1-10 micron) A/C = 0.35 dopo 24 ore di idratazione A/C = 0.55 dopo 24 ore di idratazione Nell HPC si ottengono permeabilità < m/s

7 Le fasi del processo HPSS 1. Frantumazione del terreno e miscelazione con cemento; 2. Aggiunta additivi; 3. Granulazione su piatto pellettizzatore

8 Ripristino

9 Bonifiche sostenibili L analisi della sostenibilità dei processi di bonifica al fine di individuare e valutare le soluzioni che comportano i minori costi complessivi per l ambiente è oggi un supporto imprescindibile Come dimostrare la sostenibilità ambientale di un intervento? Procedure semplificate di Environmental Footprint Analysis come SEFA (EPA, 2012) Procedure più complesse e internazionalmente riconosciute, mediante l applicazione di valutazioni di LCA sviluppate secondo degli standard ISO

10 Analisi del Ciclo di Vita - LCA Definizione della SETAC: la LCA è un procedimento oggettivo di valutazione dei carichi energetici e ambientali relativi ad un processo o un attività effettuato attraverso l identificazione dell energia e dei materiali usati e dei rifiuti rilasciati nell ambiente. La valutazione include l intero ciclo di vita del processo o attività, comprendendo l'estrazione e il trattamento delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, l'uso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento finale (Society of Environmental Toxicology and Chemistry - SETAC, 1993; Baldo et al., 2005). Valuta sia gli impatti diretti (direttamente associati al processo) sia gli impatti indiretti (es. impatti dovuti ad emissioni associate all utilizzo di additivi chimici necessari per il prodotto/sistema in esame).

11 Analisi del Ciclo di Vita - LCA Le 4 fasi della secondo la serie di norme ISO (2006). ISO ISO Definizione degli scopi e degli obiettivi Analisi dell Inventario Valutazione degli impatti Interpretazione e miglioramento ISO 14043

12 Analisi del Ciclo di Vita - LCA Dati specifici del caso di studio Metodo Da database internazionali Ecoinvent ed altri

13 Analisi del Ciclo di Vita - LCA Cosa misura? La metodologia LCA quantifica gli impatti ambientali lungo l intero ciclo di vita del prodotto o sistema considerato Categoria di danno

14 Analisi LCA comparativa Obiettivi: 1 2 Quantificare i possibili impatti ambientali associati alla produzione del granulato ottenuto mediante tecnologia HPSS da terreno contaminato per conseguire alla registrazione EPD Environmental Product Declaration (ovvero Dichiarazione Ambientale di Prodotto) del prodotto ottenuto Comparare tale tipologia di intervento rispetto alla soluzione della messa in dimora a discarica e ripristino con terreno vergine Metodi: metodo EPD2007 metodo IMPACT 2002+

15 Analisi LCA comparativa Unità Funzionale: UF di riferimento per la comparazione, il trattamento di 763 kg di terreno contaminato escavato. processo HPSS, 763 kg di suolo contaminato escavato vengono miscelati e granulati con 190 kg di cemento e la necessaria quantità di additivi (MapeplastECO1 tra il 2%-3%), così da ottenere 1000 kg di materiale granulare. messa in discarica, ai 763 kg di terreno contaminato escavato che viene portato in discarica si è associato anche il ripristino con terreno esterno al sito.

16 Analisi LCA comparativa: risultati Analisi del contributo delle differenti fasi del processo HPSS (metodo EPD2007)

17 Analisi LCA comparativa: risultati Analisi del contributo delle differenti fasi dello smaltimento (metodo EPD2007)

18 Analisi LCA comparativa: risultati (metodo IMPAC2002+)

19 Analisi LCA comparativa: risultati Processo HPSS Impact category Unit Total PRODUZIONE GRANULATO HPSS RECUPERO GRANULATO IN SITO Global warming kg CO2 eq 175, , ,616 (GWP100) Ozone layer kg CFC-11 eq 9,43E-06 1,2E-05-2,5E-06 depletion (ODP) Photochemical kg C2H4 0, , ,01483 oxidation Acidification kg SO2 eq 0, , ,09936 Eutrophication kg PO4--- eq 0, , ,02091 Non renewable, fossil MJ eq 1025, , ,183

20 Analisi LCA comparativa: risultati Processo HPSS Impact category Unit Total PRODUZIONE GRANULATO HPSS RECUPERO GRANULATO IN SITO Global warming kg CO2 eq 175, , ,616 (GWP100) Ozone layer kg CFC-11 eq 9,43E-06 1,2E-05-2,5E-06 depletion (ODP) Photochemical kg C2H4 0, , ,01483 oxidation Acidification kg SO2 eq 0, , ,09936 Eutrophication kg PO4--- eq 0, , ,02091 Non renewable, fossil MJ eq 1025, , ,183 Processo Unità Valore HPSS Sommatoria dei processi kg CO 2 eq 193,7 coinvolti nella soluzione con tecnologia HPSS Cemento Portland kg CO 2 eq 160,6 class 52.5 Additivi kg CO 2 eq 16,3 Energia ad alto voltaggio kg CO 2 eq 4,5 Energia a basso voltaggio kg CO 2 eq 3,9 Trasporti su strada, mezzo kg CO 2 eq 3,61 con carico >28t, Transporti su strada, kg CO 2 eq 2,0 mezzo con carico t Riciclo inerti separati e kg CO 2 eq 1,8 lavati Escavazione mediante kg CO 2 eq 0,5 ruspa Processi rimanenti kg CO 2 eq 0,21 Carboon Footprint

21 Analisi LCA comparativa: risultati Impact category Unit Total SCAVO E TRASPORTO A SMALTIMENTO DISCARICA RIPRISTINO TERRENO ACQUISTATO Global warming kg CO2 eq 890,852 8, , ,56061 (GWP100) Ozone layer kg CFC-11 7,77E-06 1,42E-06 4,49E-06 1,86E-06 depletion (ODP) eq Photochemical kg C2H4 0, , , , oxidation Acidification kg SO2 eq 0, , , ,06236 Eutrophication Non renewable, fossil kg PO4--- 3, , , , eq MJ eq 757, , , ,529

22 Analisi LCA comparativa: comparazione EPD 2007

23 Analisi LCA comparativa: comparazione IMPACT 2002+

24 Note conclusive Il riutilizzo in sito del suolo trattato, ancorché la tecnologia necessiti dell impiego di materiali quali il cemento, risulta significativamente più sostenibili dello smaltimento. Le performance ambientali della soluzione HPSS, qualora i quantitativi di Portland fossero modulati a seconda delle concentrazioni iniziali di inquinanti di ogni singolo lotto trattato, potrebbero essere ulteriormente migliorate.

25 . LCA in progress In una successiva analisi si inserirà nella valutazione anche il contributo agli impatti ambientali derivante dalle esigue o assenti cessioni di metalli dal granulato HPSS ponendole a confronto con quelle del suolo contaminato (opzione del non intervento ) e con quelle del suolo utilizzato per il ripristino.

26 GRAZIE PER L ATTENZIONE CONTATTI: Petra Scanferla sp.cvr@vegapark.ve.it Tel Le informazioni contenute nel presente documento possono essere riservate e sono, comunque, destinate esclusivamente alla persona o all'ente sopraindicati. La diffusione, distribuzione e/o copia del documento trasmesso da parte di qualsiasi soggetto diverso dal destinatario è proibita. Se avete ricevuto questo documento per errore, Vi preghiamo di contattarci immediatamente. Grazie.

27 CONTAMINATED SITES REMEDIATED BY HPSS Remediated Project approved (SIN Porto Marghera)