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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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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.
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
Il caso di studio
Riqualificazione urbana di una ex Centrale Elettrica Enel e Orto botanico a Venezia
Contaminazione suolo:
da 0,0 – 2,0 m p.c.
As, Sb, Pb, Hg, Cu e Sn
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
La tecnica HPSS
MAPEPLAST ECO1E’ 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/2006/097272. Lithoidal granular material
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.
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)
Nell’HPC si ottengono permeabilità < 10 –12 m/s
A/C = 0.35 dopo 24 ore di idratazione A/C = 0.55 dopo 24 ore di idratazione
Porosità = 0,61 + 0,23e A/C
la porosità capillare può essere significativamente modificata attraverso il rapporto acqua-cemento (
(Walton, 1990)
1. Frantumazione del terreno e miscelazione con cemento;
2. Aggiunta additivi;
3. Granulazione su piatto pellettizzatore
Le fasi del processo HPSS
Ripristino
� 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 14040-14044
• 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?
Bonifiche sostenibili…
Analisi del Ciclo di Vita - LCA
• 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).
• Definizione della SETAC: la LCA è “un procedimento oggettivo divalutazione dei carichi energetici e ambientali relativi ad un processo oun’attività effettuato attraverso l’identificazione dell’energia e deimateriali usati e dei rifiuti rilasciati nell’ambiente. La valutazione includel’intero ciclo di vita del processo o attività, comprendendo l'estrazionee il trattamento delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, ladistribuzione, l'uso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento finale “ (Society ofEnvironmental Toxicology and Chemistry - SETAC, 1993; Baldo et al.,2005).
• Le 4 fasi della
secondo la serie
di norme ISO 14040 – 14043(2006).
Analisi del Ciclo di Vita - LCA
Definizione degli scopi e
degli obiettivi
Analisi dell’Inventario
Valutazione degli impatti
Inte
rpre
tazio
ne e
mig
liora
men
to
ISO 14041
ISO 14042
ISO 14043
Definizione degli scopi e
degli obiettivi
Analisi dell’Inventario
Valutazione degli impatti
Inte
rpre
tazio
ne e
mig
liora
men
to
ISO 14041
ISO 14042
ISO 14043
Metodo
Analisi del Ciclo di Vita - LCA
Dati specifici del caso di studio
Da database internazionali Ecoinvent ed altri
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+
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.
Analisi LCA comparativa
Unità Funzionale:
Analisi LCA comparativa: risultati
Analisi del contributo delle differenti fasi del processo HPSS
(metodo EPD2007)
Analisi LCA comparativa: risultati
Analisi del contributo delle differenti fasi dello smaltimento
(metodo EPD2007)
Analisi LCA comparativa: risultati
(metodo
IMPAC2002+)
Analisi LCA comparativa: risultati
Impact category
Unit Total PRODUZIONE GRANULATO HPSS
RECUPERO GRANULATO IN SITO
Global warming (GWP100)
kg CO2 eq 175,0909 193,7069 -18,616
Ozone layer depletion (ODP)
kg CFC-11 eq 9,43E-06 1,2E-05 -2,5E-06
Photochemical oxidation
kg C2H4 0,02804 0,042872 -0,01483
Acidification kg SO2 eq 0,300606 0,399965 -0,09936Eutrophication kg PO4--- eq 0,040679 0,061592 -0,02091Non renewable, fossil
MJ eq 1025,739 1323,922 -298,183
Processo HPSS
Analisi LCA comparativa: risultati
Impact category
Unit Total PRODUZIONE GRANULATO HPSS
RECUPERO GRANULATO IN SITO
Global warming (GWP100)
kg CO2 eq 175,0909 193,7069 -18,616
Ozone layer depletion (ODP)
kg CFC-11 eq 9,43E-06 1,2E-05 -2,5E-06
Photochemical oxidation
kg C2H4 0,02804 0,042872 -0,01483
Acidification kg SO2 eq 0,300606 0,399965 -0,09936Eutrophication kg PO4--- eq 0,040679 0,061592 -0,02091Non renewable, fossil
MJ eq 1025,739 1323,922 -298,183
Processo HPSS
Carboon
Footprint
Processo HPSS
Unità Valore
Sommatoria dei processi coinvolti nella soluzione con tecnologia HPSS
kg CO2 eq 193,7
Cemento Portland class 52.5
kg CO2 eq 160,6
Additivi kg CO2 eq 16,3
Energia ad alto voltaggio kg CO2 eq 4,5 Energia a basso voltaggio kg CO2 eq 3,9 Trasporti su strada, mezzo con carico >28t,
kg CO2 eq 3,61
Transporti su strada, mezzo con carico 3.5-16t
kg CO2 eq 2,0
Riciclo inerti separati e lavati
kg CO2 eq 1,8
Escavazione mediante ruspa
kg CO2 eq 0,5
Processi rimanenti kg CO2 eq 0,21
Analisi LCA comparativa: risultati
Impact category Unit Total SCAVO E TRASPORTO A SMALTIMENTO
DISCARICA RIPRISTINO TERRENO ACQUISTATO
Global warming (GWP100)
kg CO2 eq 890,852 8,893522 870,3979 11,56061
Ozone layer depletion (ODP)
kg CFC-11 eq
7,77E-06 1,42E-06 4,49E-06 1,86E-06
Photochemical oxidation
kg C2H4 0,20886 0,007441 0,191753 0,009676
Acidification kg SO2 eq 0,26653 0,048309 0,155894 0,06236
Eutrophication kg PO4---eq
3,39977 0,01033 3,376114 0,013331
Non renewable, fossil
MJ eq 757,397 143,896 425,9687 187,529
Analisi LCA comparativa: comparazione
EPD
2007
Analisi LCA comparativa: comparazione
IMPACT
2002+
• Il riutilizzo in sito del suolo trattato, ancorché la tecnologia
necessiti dell’impiego di materiali quali il cemento, risulta
significativamente più sostenibile dello smaltimento.
• Le performance ambientali della soluzione HPSS, qualora
i quantitativi di Portland fossero modulati a seconda delle
concentrazioni iniziali degli inquinanti di ogni singolo lotto
trattato, potrebbero essere ulteriormente migliorate.
Note conclusive
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
CONTATTI:
Petra Scanferla
Tel. +39 0415093017