Brownfield e Siti Contaminati Renato Baciocchi Università di Rome Tor Vergata
Outline Urban sprawl in Europa (sviluppo urbanistico incontrollato) Greenfields vs. brownfields Il ciclo di utilizzo del suolo Rigenerazione dei Brownfields Bonifica con riutilizzo di materiali Criteri di valutazione del comportamento ambientale
Urban Sprawl in Europa Urban temperature in Europe ( EEA 2006) - Espansione urbana:1-2 % all anno - Urban sprawl intorno alle grandi città - Densità abitativa decrescente - Numero crescente di Brownfields
Urban sprawl in Europa centrale Source: EEA Urban Sprawl a Bratislava 1949-1997 Fonte: moland.jrc.it
Urban sprawl dopo il 1990 Source: EEA 2004
Brownfield: il caso germania Publication in Summer 2007 Stima: 63.000 ha; 31.000 ha ovest; 32.000 ha est More new areas are falling in disuse than h b l d
Eccesso di Brownfields Brownfields at the periphery Fragmented business areas with many gaps Foto: Dosch Abandoned infrastructure for (detached )housing Vacant industry park Foto: Dosch
Urban sprawl1990-2000: UK vs. Germany Land take 1990-2000 Germany: 6,7 % Great Britain: 1,8 % Photo: F. Dosch 2003 Compact settlement
UK: nuove case nei brownfield Governmental Target of new housing on previously-developed land and through Rate conversion in 2005: 77 of % existing buildings for 2008 was 60 %. Source: Broxbourne.gov.uk
Costruire sul costruito Re-use of vacant housing Development of disused planning reserves Recycling of military Closure of areas gaps between houses
Gestione circolare del territorio Mobilizzazione di siti già utilizzati: brownfields (siti industriali o militari) spazi tra edifici in città Nuovo sviluppo di aree urbane Siti in pianificazione Rejection of sites Interim use Reintroduction Abandone-ment Instrument mix: Legal, planning and economic instruments Cooperative steering approaches Cessation of use Planning Use Eccezionale: Rilascio di nuovi siti (greenfield)
Rigenerazione dei BF BF e siti contaminati Proprietà ambientale dei materiali presenti/generati nel BF Valutazione delle proprietà ambientali (test di cessione) Attuale quadro normativo e prospettive
BF e siti contaminati Definizione di Brownfield: sono dereliiti o sottoutilizzati; sono in aree urbane del tutto o in parte sviluppate; richiedono interventi per restituirle all uso benefico; possono avere problemi di contaminazione reale o percepiti; sono stati oggetto di uso passato del sito o di aree circostanti. Non esiste una traduzione italiana, nè un riferimento normativo. esplicito.
Proprietà ambientali Il riutilizzo dei materiali generati durante un trattamento dei suoli in siti contaminati o BF deve tenere conto del comportamento ambientale dei materiali stessi. Le sostanze presenti nei materiali possono essere rilasciate a contatto con l acqua e possono costituire un rischio potenziale per suolo e acqua di falda. T Il comportamento ambientale del materiale viene valutato non in funzione della quantità totale di inquinante presente (come per i suoli), ma sulla base della frazione disponibile di un contaminante, che può essere mobilizzata.. Il rilascio di contaminanti viene normalmente valutato mediante test di cessione, i cui risultati possono essere confrontati con valori di riferimento o usati nell ambito di analisi di rischio.
Proprietà ambientali Fattori che controllano il rilascio da materiali granulari
Proprietà ambientali Fattori che controllano il rilascio da materiali monolitici (mattoni, cemento armato, blocchi)
Proprietà ambientali Fattori chimici che controllano il rilascio: ph L effetto del ph sul rilascio dipende dalla specie chimica I testi di cessione vengono generalmente svolti al ph del materiale La frazione lisciviata si correla poco con la quantità totale
Proprietà ambientali Fattori chimici che controllano il ph: capacità tampone rich in Ca(OH) 2 14 12 Class A Class B Class C ph 14 12 10 10 ph 8 6 8 6 4 2 4 2 AOD slag APC ash 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 HNO 3 added (meq/g) 0 0 5 10 15 20 HNO 3 added (meq/g) MSWI Bottom Ash APC residues and AOD Slag
Proprietà ambientali Fattori chimici che controllano il rilascio: Forma chimica: le condizioni redox possono infurnzare la speciazione dei metalli pesanti (i.e. Cr 2 O 7 2- vs. Cr +3 ). Complessazione da parte di materia umica naturale può incrementare la cessione di metalli. Temperatura: aumenta in genera la solubilità (eccezione i carbonati!); Qualità dell acqua: la salinità aumenta la cessione.
Test di cessione BATCH MODE EN 12457-2
Tipologie di test di cessione Test di cessione all equilibrio Condotti su materiale di dimensione ridotta, con lo scopo di misurare il rilascio di contaminante all equilibrio in opportune condizioni (ph, L/S); Test di percolazione (in colonna) Possono essere all equilibrio o limitati dal trasporto di materia
Procedura EN 12457 1-4 (2002) Il materiale solido con una certa dimensione viene portato a contatto con acqua a condizioni opportune. Tempo di contatto: 24 h, considerate sufficienti per raggiungere l equilibrio Rapporto Liquido/Solido : tipicamente 10/1 (ma anche 2/1) Temperatura: tipicamente 20 C±5 C ph: del materiale
Procedura EN 12457-2 (2002) Test batch singolo stadio a L/S = 10 l/kg Il materiale solido deve avere una dimensione tale che il 95 % del passante sia sotto i 4 mm. Se il materiale sopra I 4 mm supera il 5 % (in massa), tale frazione va macinata; I risultati sono utilizzati solo per un confronto con valori limiti fissati dalla normativa (2003/33 EC).
Procedura EN 12457-2 (2002) Concentration (mg/l) 100000 10000 1000 100 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 Cl SO4 Cr Cu Pb Sb Zn Untreated ash Washed ash Carbonated ash Washed carbonated ash (washed APC residues, T=55 C, 1 eq/l KOH initially, R=1.2 eq Ca r /eq K 2 CO 3 ) Untreated ash Washed ash Carbonated ash Washed carbonated ash ph 12.3 12.4 13.4 12.94 Cr (mg/l) 0.17 0.13 0.27 0.08 Cu (mg/l) 1.010 0.004 0.004 0.003 Pb (mg/l) 39.20 6.72 3.96 0.72 Sb (mg/l) 0.0100 0.0008 0.2000 0.0245 Zn (mg/l) 12.20 2.31 12.63 1.70 Cl (mg/l) 23769.23 2851.79 833.60 982.77 2 SO 4 (mg/l) 1507.50 536.68 209.88 80.45 Concentration < inert waste limit Concentration > inert waste limit Concentration > non hazardous waste limit Concentration > hazardous waste limit
ph dependence test (CEN 14429) Determina l effetto del ph sulla cessione di componenti inorganici da materiali con aggiunta iniziale di soluzioni acide o basiche; In questo test, si raggiunge l equilibrio a diversi valori di ph come effetto della reazione del materiale con l acido o base aggiunti. L equilibrio si considera raggiunto quando la variazione del ph in un certo periodo stabilito non supera 0.3 unità di ph per 4 ore. Si opera la riduzione delle dimensioni del materiale. Al termine, si caratterizzano gli eluati.
ph dependence test (CEN 14429)
Test di percolazione (CEN 14405) SI tratta di un test applicabile a materiali granulari Il materiale viene sottoposto a percolazione con acqua a rapporti L/S crescenti nel tempo a condizioni predeterminate e dinamiche. Il metodo è un test a che consente di identificare diversi meccanismi di rilascio.
Test di percolazione (CEN 14405) Il campione di 2.5 kg viene impaccato in colonna L acqua demi viene alimentata dal basso verso l alto Portata fissa (generalmente 15 cm/g) Si raccolgono tipicamente sette campioni nel range L/S = 0.1-10 l/kg Durata del test tipica: 21 giorni
CEN 14405: esempio Effetto di L/S sul rilascio
Approccio AdR Recycled Aggregate (bound or unbound) Potential Leaching Groundwater Drinking water well
Approccio AdR
Leaching Factor (LF) 1. Soil-water partition coefficient k sw C C L1 s mg / L H 2O s mg kg suolo / w ks s H a LF C C mg l H O mg Kg suolo Lmf 2 s kswsam LDF 2. Soil Attenuation Model: SAM C C ' L1 L1 a dim d L s F 3. Leachate Diluition Factor LDF C C ' L1 Lmf a dim V 1 I gw ef gw W d s Spessore della sorgente nel suolo profondo (insaturo) L F Soggiacenza della falda rispetto al top della sorgente