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Progetto finanziato dal bando europeo LIFE+ 08 – ENV/IT/00421
Coordinatore: Sasil S.p.A. - L. Ramon – e-mail: Questo indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo.
Responsabile scientifico: Dr. P. Ercole – e-mail: Questo indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo.
Partner: Stazione Sperimentale del Vetro

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Obiettivo generale e problemi ambientali affrontati

Il progetto si poneva di valorizzare le scorie e le ceneri prodotte dagli inceneritori urbani ed attualmente destinati a discarica per produrre schiuma di vetro, fibra di vetro, filler per calcestruzzo, fondenti per industria ceramica, inerti per industria dei laterizi.

Annualmente sono prodotti nell'UE circa 60Mton di scorie dalla generazione di energia elettrica e dall'incenerimento dei rifiuti.

Le scorie sono classificate come rifiuti speciali non pericolosi, anche se piccole quantità di diossina potrebbero essere generate dalle scorie.

In media il 50% di questa scoria è riciclata in Europa, anche se in alcuni paesi la percentuale è pari solo al 15%.

Il riciclaggio delle scorie attualmente prevede l’impiego in riempitivi per la costruzione di strade, che però costituiscono una politica economicamente non redditizia. Quindi la scoria è generalmente portata in discarica, che però costituisce una minaccia per l'ambiente, a volte anche molto costosa perchè stoccata in bunker di speciale costruzione in vista di eventuali future possibilità di riciclaggio.

Per quanto riguarda le ceneri volanti, gli inceneritori in Europa producono circa 3 milioni di tonnellate di ceneri all'anno.

Le particelle di cenere sono molto fini, inferiori a 10 micron, e contengono componenti metallici pesanti che insieme provocano la loro classificazione come rifiuti speciali pericolosi, tenendo alti i rischi per suolo, acque superficiali e la salute umana. In realtà, non esistono applicazioni soddisfacenti per il riciclaggio delle ceneri volanti, e quindi questi residui devono essere stoccati per assicurare la loro inertizzazione. Il costo per lo stoccaggio delle ceneri è di circa 150 € - 200 € per tonnellata. I luoghi adatti per lo stoccaggio sono piuttosto scarsi. Per l’Italia, in particolare, è comune il trasporto di questi rifiuti pericolosi in altri Paesi Europei.

Nel nord Italia, il problema dello smaltimento si può quantificare nella produzione di 250.000 ton/anno di scorie e di 100.000 ton/anno di ceneri. Le SCORIE, umide, sono considerate rifiuti speciali non pericolosi e per la maggior parte sono conferiti a discarica, in particolare in Germania, con dei costi notevoli di smaltimento anche per l’importante incidenza del costo di trasporto.

La Sasil, con la consulenza della Stazione del Vetro di Murano, aveva studiato un metodo innovativo di trattamento per poter riutilizzare sia le scorie che le ceneri, in modo da evitare il conferimento a discarica e farle diventare una materia prima secondaria.

Obiettivi specifici del progetto

1° obiettivo: dimostrare la fattibilità di due tecnologie con cui i residui vetrosi prodotti dalla combustione degli inceneritori (scorie, classificate come rifiuti speciali, e ceneri volanti, classificate come rifiuti pericolosi) possono essere riciclati, per ridurre a zero l'impatto ambientale dei termovalorizzatori di nuova generazione, ancora considerati spesso come inquinanti.

2° obiettivo: fornire nuove materie prime secondarie che possono sostituire l'uso di materie prime per la produzione di materiali da costruzione di alto valore, in particolare lana di vetro e vetro schiume, portando ad una significativa riduzione del consumo energetico dei processi di produzione e l'impiego di risorse naturali, rendendo più accessibili i prodotti con elevate proprietà di isolamento per aumentare la loro penetrazione sul mercato.

3° obiettivo (secondario): dimostrare un nuovo modo di riciclare le batterie per auto e i residui del naturale processo di lisciviazione dei minerali: il loro acido solforico diluito verrebbe recuperato e utilizzato per neutralizzare l'elevata presenza di CaO (prodotto nell’inceneritore in seguito alla degradazione termica dei carbonati presenti nei rifiuti originari) nelle scorie.

4° obiettivo: aumentare la consapevolezza e la conoscenza tra i gestori di rifiuti solidi urbani, le autorità pubbliche e i gruppi di protezione ambientale sulle possibilità, indicate nel progetto, di rendere i termovalorizzatori un modo ecologico ed economicamente vantaggioso per la gestione dei rifiuti non riciclabili.

Questo dovrebbe 1) portare alla riduzione della protesta sociale contro gli inceneritori, che in molte zone d'Europa provoca una prevalenza di conferimento in discarica dei rifiuti solidi urbani con conseguenze devastanti per il paesaggio e la salute ambientale e 2) portare a ridurre la resistenza delle aziende di trattamento dei rifiuti per l'introduzione di metodi finora costosi e complicati di riciclaggio delle loro scorie e ceneri volanti.

Un ultimo 5° obiettivo era quello di aumentare la consapevolezza e la conoscenza tra i produttori di materiali da costruzione, in particolare di quelli isolanti, dell'esistenza di metodi più economici e più ecologici per produrre, aumentandone anche la penetrazione del prodotto sul mercato.

Attività svolte

1- Caratterizzazione delle ceneri pesanti

Quest'attività ha portato alla definizione della variabilità e dei componenti potenzialmente critici, per il loro recupero integrale.

2- Realizzazione di impianti pilota ad umido e a secco per il trattamento delle scorie con la potenzialità di 5 t/h.

Le tecnologie applicate per la valorizzazione delle SCORIE a umido miravano all'eliminazione dei composti organici solubili per lavaggio con relativo trattamento acque, lisciviazione degli elementi alcalini con acque acide di recupero, produzione di gesso per decantazione e filtropressatura. Quelle a secco riguardavano l'essiccazione e la vagliatura, la separazione magnetica dei metalli ferrosi, la separazione elettrostatica dei metalli non ferrosi, la micronizzazione e la separazione pneumatica).

3- Produzione di materie prime seconde per utilizzo in edilizia e ceramica

I processi sopraindicati, relativamente semplici e poco costosi, sono stati sperimentati sull'impianto pilota, portando al recupero dei seguenti materiali per gli usi indicati:

Trattamento ad umido:

  • scoria fine          =     5% di scoria basica molto fine trattata con soluzione acida proveniente dalla lisciviazione per ottenere gesso da destinare all’agricoltura;
  • scoria grossa    =     3% di scoria grossolana da usare come inerte;
  • prodotti metallici =     2% di metalli ferrosi e non ferrosi da utilizzare come tali;
  • prodotto lavato  =     90% da consegnare direttamente al mercato come inerte o destinato al seguente trattamento a secco per un’ulteriore lavorazione.

Trattamento a secco:

  • frazione grossa (come materiale amorfo) = usata per prove di impasti ceramici, lana di roccia (si veda sotto al punto 6) e schiuma di vetro;
  • frazione fine (come materiale cristallino a base calcica) = usato per prove nel settore del filler per calcestruzzi e per cemento o per neutralizzazione soluzioni acide;
  • frazione magnetica (ricca in ossido di ferro proveniente dalla separazione magnetica della frazione 0,2-1 mm) = utilizzata per l’industria dei laterizi.

Pertanto tutta la scoria trattata ha trovato un utilizzo con una resa del 100%, producendone schiuma di vetro, filler per calcestruzzo, soluzioni basiche per abbattere soluzioni acide e produrre gesso; inerti per l’industria dei laterizi, e, attraverso il trattamento successivo qui sotto descritto, lana di roccia.

4- Caratterizzazione delle ceneri volatili da RSU

Le caratterizzazioni hanno evidenziato la difficoltà di trattamento per la notevole quantità di cloro, che è presente prevalentemente come cloruro di sodio.

Tale problema è stato risolto all’85% con l’utilizzo, nelle prove preliminari di laboratorio, delle ceneri lavate della “Solvay”, che ha un reparto per il riciclo del cloruro di sodio nell’impianto di produzione di carbonato di sodio.

Una parte del cloro è però presente come cloruro di alchile che, scaldato, può produrre composti della famiglia delle diossine.

Queste sostanze nocive, che sono presenti nei fumi della vetrificazione, vengono del tutto distrutte facendo stazionare i fumi a temperatura maggiore di 800°C per un tempo dell’ordine di circa 2-3 secondi. I fumi così trattati possono essere quindi immessi in atmosfera.

Il forno per la produzione di lana di roccia artificiale è stato così dimensionato ma, per mancanza di autorizzazione specifica all’uso delle ceneri lavate, non è stato possibile testarlo industrialmente.

5- Progettazione e costruzione dell’impianto pilota per la fusione e il frittaggio di una miscela contenente materie prime seconde e rifiuti trattati, tra cui le scorie da RSU in misura di circa il 31% e le ceneri volanti in misura di circa 5%.

Dopo aver studiato approfonditamente plurime soluzioni potenziali che potessero affrontare in modo sostenibile il problema delle emissioni di cloro, l'impianto pilota progettato e costruito prevedeva le seguenti parti:

a. dosaggio e miscelazione di materie prime seconde provenienti da trattamento di rifiuti, tra cui la frazione grossa ottenuta dal trattamento a secco delle scorie (attività descritto sotto il punto 3), in modo da minimizzare l’utilizzo di materie prime naturali;

b. bricchettaggio secondo una tecnologia innovativa e poco energivora della miscela al punto a) in modo da introdurre il materiale da fondere in una forma isometrica compatta ma con alta superficie specifica per poter massimizzare lo scambio termico in fase di pre-riscaldamento nel forno fusorio;

c. fusione e fibratura dei bricchetti prodotti al punto b) in un forno particolare dove sono state messe a punto alcune tecnologie innovative con l’obiettivo di:

  • minimizzare i consumi energetici;
  • permettere un facile controllo dell’ambiente riducente in fase di fusione per consentire il corretto trasporto di calore nella zona di fibratura;
  • garantire tempi di permanenza ai fumi per escludere formazione di diossine attraverso un innovativo sistema di iniezione di aria in un labirinto di ossidazione;
  • assicurare la costanza dimensionale della lana di roccia in fase di fibratura mediante una speciale centrifuga ad altissima velocità in acciaio speciale.

6-      Produzione di lana di roccia artificiale chimicamente biosolubile con caratteristiche idonee alla commercializzazione e con costi di produzione sostenibili.

Le prove di produzione si sono protratte dal settembre 2013 al settembre 2014, inizialmente riscontrando notevoli problemi che andavano superate mettendo a punto i componenti tecnici degli impianti e la sua gestione. Alla fine si è riuscito a produrre una lana di roccia artificiale chimicamente biosolubile, con densità di 80 kg/m3, coefficiente di trasmissione del calore k=0,036 W·m-1·K-1 e consumo energetico inferiore a 1000 kcal/kg.

7-      Divulgazione dei risultati ottenuti nel progetto

I partecipanti al progetto hanno divulgato le attività svolte e i risultati raggiunti in occasione di diversi convegni nazionali ed internazionali di settore. Inoltre, sono stati organizzati un seminario intermedio e una conferenza finale per gruppi target e esperti. La Stazione del Vetro ha curato una serie di newsletter sul progetto, oltre ad alcune edizioni speciali della sua Rivista della Stazione del Vetro, distribuito ad una ampia mailing list e pubblicato sul suo sito. Tutte le informazioni, gli aggiornamenti e le pubblicazioni sono stati pubblicati su questo sito, dove trovate anche il layman's report per un overview conciso di quanto fatto e raggiunto.

Risultati raggiunti

1- Processo di trattamento per il riciclaggio delle scorie e trasformazione in prodotti utilizzati nel settore degli isolanti termici e delle costruzioni in generale

2- Realizzazione di un prototipo per il bricchettaggio di prodotti ricavati da rifiuti per poter alimentare un forno di frittaggio a basso consumo energetico

3- Costruzione e sperimentazione di un forno pilota per la produzione di lana di roccia artificiale a partire da una miscela di rifiuti trattati e materie prime seconde, tra cui le scorie prodotte dagli inceneritori di RSU.  Il forno, in attesa del rilascio di una autorizzazione specifica, è stato validato per miscele composte da 25% argilla, 31% scoria RSU, 10% calce idrossido, 8% vetro, 11% olivina, 15% fanghi di allumina, ma è idoneo, secondo gli studi effettuati, alla ricezione di ca. 5% di ceneri volanti nelle miscele.

4- Realizzazione di una innovativa linea di produzione di lana di roccia artificiale chimicamente biosolubile che prevede la produzione di lana di roccia con densità di 80 kg/m3, coefficiente di trasmissione del calore k=0,036 W·m-1·K-1 e consumo energetico inferiore a 1000 kcal/kg.

5- Emissioni in atmosfera del forno pilota entro i limiti di legge

6- Maggiore conoscenza e consapevolezza tra i vari utilizzatori finali, contribuendo alla tutela dell’ambiente e al risparmio energetico (campagne di sensibilizzazione)

 

 
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