La bonifica dei terreni

La tecnologia HPSS (High Performance Solidification/Stabilization) è stata sviluppata nei laboratori di ricerca Mapei ed è basata sulle estese e profonde conoscenze sulla chimica del cemento e la tecnologia dei sistemi cementizi che hanno consentito a Mapei di conquistare la posizione di leader mondiale nel settore dei prodotti per l’edilizia e le costruzioni.

 

Con la collaborazione di IN.T.EC., una società specializzata nel settore dell’ingegneria ambientale, è stato sviluppato un processo integrato di trattamento di terreni e sedimenti contaminati in grado di rimuovere i contaminanti volatili e semivolatili e di fissare stabilmente i metalli pesanti in una matrice cementizia realizzata secondo i principi dei calcestruzzi ad alta prestazione. Il sistema Mapei HPSS, coperto da numerosi brevetti nazionali e internazionali, integra tra loro diverse tecnologie – sia chimiche sia chimico-fisiche – e risulta efficace anche nei confronti dei contaminanti organici volatili e semi-volatili per i quali i tradizionali processi S/S non sono generalmente applicabili.

 

Il processo HPSS si compone di 2 fasi:

1. 1. Fase di granulazione - Produzione di un materiale cementizio granulare, basato sul principio del calcestruzzo ad alta prestazione (HPC – High Performance Concrete). L’impiego di additivi sviluppati da Mapei per questa applicazione (MAPEPLAST ECO1A e MAPEPLAST ECO1B) consente di ottenere impasti caratterizzati da bassi rapporti A/C ed elevata impermeabilità.
2. 2. Fase di distillazione estrattiva (in presenza di contaminanti organici e mercurio) – Il granulato prodotto nella prima fase viene distillato sotto vuoto a bassa temperatura (max 250°C) e depurato dei contaminanti organici volatili e semivolatili (IPA, PCB, diossine, idrocarburi leggeri e pesanti) e del mercurio. Il processo non produce emissioni e il distillato prodotto viene condensato e trattato o smaltito. La bassa temperatura del processo di distillazione è essenziale per non alterare la struttura morfologica della matrice cementizia ed evitare la formazione di sottoprodotti pericolosi derivanti dalla combustione delle sostanze organiche presenti.

Il risultato finale è la trasformazione del terreno e del sedimento contaminato in un materiale granulare durevole e di buone proprietà meccaniche, con le caratteristiche dimensionali tipiche di un aggregato naturale. Questo materiale, depurato dei contaminanti volatili e semivolatili e non più lisciviabile in quanto i metalli pesanti sono stabilmente fissati all’interno della matrice cementizia, può essere riutilizzato all’interno del “brownfield” per molteplici applicazioni (riempimenti, rinterri, calcestruzzi non strutturali ecc.).

I principi della tecnologia HPC (High Performance Concrete) sono il punto di forza del processo, in quanto consentono, in primo luogo, di ridurre sensibilmente l’acqua di impasto necessaria per la formazione dei granuli con i seguenti vantaggi:

• aumento delle proprietà meccaniche e della durabilità dei granuli;
• diminuzione della porosità dei granuli e conseguente riduzione del rilascio dei contaminanti.
  
  

 

La riduzione dell’acqua di impasto permette inoltre di ridurre sensibilmente la quantità del condensato prodotto nella fase di distillazione estrattiva, con notevoli vantaggi sia in termini energetici che nei tempi del processo e con minori costi di smaltimento.

L’efficacia del sistema Mapei HPSS appare evidente dall'immagine al microscopio elettronico (SEM), in cui si può notare la compattezza e l’assenza di porosità capillare di un aggregato realizzato trattando un sedimento contaminato con il processo HPSS.

 

 

Questa proprietà si ripercuote positivamente, oltre che sulle proprietà meccaniche e sulla durabilità del materiale prodotto, anche sulle caratteristiche di cessione dei metalli pesanti, i cui valori risultano di gran lunga inferiori ai limiti previsti dal D.M. 05/04/06, n. 186 per i materiali riutilizzabili, nonostante le concentrazioni iniziali risultino decisamente elevate e, in molti casi, superiori ai limiti previsti per i terreni ad uso industriale (Tabella 2).

 

 

L’efficacia del sistema HPSS per il trattamento dei composti organici volatili e semivolatili è dimostrata dal trattamento di un terreno contaminato su cui un tempo era insediata una raffineria (Tabella 3).

 

 

Come si può notare, l’abbattimento degli idrocarburi pesanti (C>12), ottenuto mediante distillazione estrattiva a 200 °C per un tempo di 30 minuti, è superiore al 98% e le caratteristiche finali del materiale granulare ottenuto consentono il completo recupero e la rivalorizzazione del “brownfield” per la realizzazione di edifici ad uso residenziale. Come per gli idrocarburi, possono essere raggiunti agevolmente i limiti previsti per l’uso residenziale (Colonna A di Tabella 1) per molti altri contaminanti organici (PCB, IPA e diossine), anche partendo da concentrazioni di molto superiori a quelle previste per l’uso industriale.

 

 

 

Esempi di applicazione della tecnologia MAPEI HPSS
La prima applicazione in scala industriale del processo HPSS per il recupero di un “brownfield” è stata realizzata a Murano (Venezia) per il trattamento del terreno dell’area delle “ex-Conterie”, su cui sorgeva fino al 1990 una fabbrica per la produzione di vetro artistico. La natura prettamente inorganica della contaminazione (metalli pesanti e arsenico) era tale da non richiedere la fase di distillazione estrattiva. La bonifica del primo lotto di 6.000 m³ di terreno si è conclusa con successo e il prodotto granulare ottenuto dal trattamento è stato riutilizzato come materiale di riempimento e per la realizzazione di massetti all’interno dello stesso sito, così come previsto dal progetto di bonifica approvato dal Comune di Venezia. In questo caso, i valori del test di cessione del materiale prodotto sono risultati conformi al test per i materiali riutilizzabili allora in uso (cessione cumulativa a 16 giorni), molto più severo di quello attuale. La bonifica del secondo lotto di 18.000 m³ di terreno è già iniziata e a questa farà seguito la bonifica del terzo lotto di 6.000 m³. La destinazione finale del sito prevede la realizzazione di residenze studentesche e turistiche e la realizzazione di centri commerciali.

Sempre nell’isola di Murano, è stata avviata la bonifica di un altro “brownfield”, su cui sorgeva un’altra fabbrica di vetro artistico (industrie De Majo).
Anche in questo caso, 6.000 m³ di terreno contaminato da metalli pesanti verranno trattati con il primo stadio del processo HPSS, che consentirà di restituire quest’area industriale degradata all’uso residenziale per la realizzazione di insediamenti alberghieri.

Il processo HPSS verrà applicato anche nel progetto di recupero di un “brownfield” prossimo alla zona industriale di Porto Marghera per la realizzazione di un parco pubblico (Progetto “Vallone Moranzani”). In questo caso, circa 2,5 milioni di metri cubi di sedimenti di dragaggio dei canali industriali dell’area di Porto Marghera saranno recuperati e utilizzati per rimodellare un’area depressa e contaminata da precedenti attività industriali e dallo smaltimento incontrollato di rifiuti pericolosi. Oltre 150.000 m³ di sedimenti saranno trattati con il sistema MAPEI HPSS per realizzare i sottofondi drenanti dell’area.
L’inizio delle attività è previsto per la fine del 2009. All’estero, hanno espresso interesse per la tecnologia il gruppo belga Jan De Nul, leader mondiale nel settore dei dragaggi marittimi e fluviali, e l’Ecole des Mines de Douai, in Francia, Ente pubblico di ricerca per il riutilizzo dei materiali nel settore edilizia.

 

Conclusioni
Il processo HPSS, frutto della ricerca Mapei, è un processo che si integra perfettamente nelle attività di recupero e rivalorizzazione dei “brownfields”.
Infatti, permette il riutilizzo del materiale trattato all’interno del sito dove avviene la bonifica, sotto forma di aggregati cementizi durabili caratterizzati da un’ottima compatibilità ambientale e da buone proprietà meccaniche.

Il sistema HPSS ha anche molti altri vantaggi:

• è economico, in quanto ha costi inferiori allo smaltimento in discarica e ad altri trattamenti;
• è modulare, in quanto può essere applicato a diversi stadi a seconda del tipo di contaminazione;
• è flessibile, in quanto il processo può essere modificato in funzione degli obiettivi della bonifica;
• ha un basso impatto ambientale, in quanto non produce emissioni.

Il sistema HPSS testimonia l’impegno di Mapei costante per lo sviluppo di tecnologie e prodotti eco-compatibili e al servizio del risanamento ambientale.