Risultati

Valutazione della tecnologia
Il progetto ha portato ad ottenere risultati superiori alle aspettative per diversi aspetti e tutti i risultati attesi sono stati puntualmente raggiunti.
Il Technology Assessment (Azione 4), sviluppato per valutare i prototipi, ha dimostrato l’efficacia dei processi SFE e SCWO attraverso il trattamento di campioni di sedimento contaminato in condizioni reali. Inizialmente l’azione 4 ha previsto lo sviluppo di un programma esaustivo di prove e test necessari in ogni fase della valutazione dei processi che ricomprendeva tutti i parametri che necessitavano di una attenta valutazione (come temperatura, pressione, consumo energetico, emissioni). In particolare i settori in cui sono state sviluppate le principali procedure sono:
1) la selezione, raccolta e caratterizzazione chimica di campioni contaminati;
2) la messa in marcia e le prove in bianco dei due prototipi;
3) l’ottimizzazione dei processi del sistema integrato.

Gli impianti pilota SFE e SCWO per il loro alto livello di innovazione e per l’assenza di altri impianti simili di tale scala, hanno richiesto una meticolosa procedura di avviamento al fine di verificare la tenuta dei reattori e la resistenza alla tenuta alle pressioni ed al calore dei singoli componenti (tubazioni, giunti , valvole, guarnizioni, ecc.). L’applicazione di test di “inizializzazione”, attraverso i quali tutte le funzionalità dei sistemi sono stati verificati e l’applicazione di test “in bianco”, nell’ambito dei quali si sono utilizzati campioni inerti per valutare le capacità di carico, le temperature e le pressioni raggiungibili nei reattori, sono stati fondamentali per attestare la funzionalità dei sistemi e dei sensori di allarme e per permettere la corretta esecuzione delle successive prove con campioni reali contaminati.
Si è pertanto disposto di raccogliere campioni che presentavano elevati livelli di concentrazione di IPA (Idrocarburi Policiclici Aromatici) che sono risultati essere i contaminanti maggiormente presenti nei suoli e nei sedimenti contaminati dell’area del Porto Industriale di Venezia al fine di utilizzarli per realizzare campioni “ad hoc “ con i livelli di concentrazione di IPA prestabiliti da utilizzare per testare gli impianti pilota.

Risultati della prova SFE sperimentazione
Per quanto riguarda la fase di estrazione con l’impianto pilota SF, sono state eseguite 8 diverse prove con campioni da circa 2,5 kg che presentavano livelli di contaminazione relativi alla classe “oltre C”. Questa classe è stata scelta poiché per essa non è previsto un riutilizzo in laguna dopo il dragaggio come stabilito dal protocollo riguardante i “Criteri di sicurezza ambientale per lo scavo, il trasporto e il riutilizzo dei sedimenti dragati dai canali di Venezia “ emanato nel 1993.
Partendo da un campione reale avente altissima concentrazione di IPA, si sono ottenuti in laboratorio due tipologie di campioni ben omogeneizzati: il Campione 1, con circa 50 mg/Kg s.s. e il Campione 2, con circa 75 mg/Kg s.s. di IPA, quindi rispettivamente con una concentrazione di circa 2 e 4 volte il limite di concentrazione di classe “C“ (20 mg / Kg s.s.). Inizialmente, la fase di estrazione è stata realizzata con una tempistica di 90 minuti, ma successivamente si è optato, sulla base dei risultati promettenti ottenuti con il primo gruppo di prove, di estrarre il campione in soli 60 minuti. Durante le prove, come testimoniano i risultati riportati in tabella 1, si sono ottenute elevate percentuali di riduzione dei contaminanti sia nei test durati 90 minuti che in quelli in cui l’estrazione è durata solo 60 minuti, cosa che fa supporre la possibilità di ottenere i risultati desiderati (ovvero il 90 % di abbattimento dei composti organici) con una cinetica tra i 30 e i 40 minuti circa.

Il grafico in figura 1 evidenzia come partendo da un sedimento nella classe “oltre C”, attraverso l’estrazione con liquido in fase super-critica, è stato possibile ottenere un sedimento in classe “A”. Questa classe di sedimento può essere riutilizzata direttamente per il ripristino delle barene della Laguna di Venezia.

Sono state inolte effettuate ogni 15 minuti le analisi dei liquidi estratti al fine di verificare la concentrazione di inquinanti in essi contenuti. Nel grafico di Figura 2 è riportato un esempio delle concentrazioni (mg/L) rinvenute negli estratti ottenuti durante il secondo test con il Campione 2.
Questi risultati sono particolarmente interessanti anche perché una delle problematiche più complesse nel trattamento dei sedimenti e di altre matrici contaminate risulta essere proprio la riduzione del loro contenuto di acqua, la quale presenta difficoltà sia in termini tecnologici sia elevati fabbisogni energetici, che rendono l’essicazione particolarmente onerosa. Infatti, molte tecnologie di trattamento presenti sul mercato e anche lo stesso smaltimento in discarica, richiedono materiali o basso tenore di umidità o rifiuti secchi. La frazione fine e la presenza di argilla, limo e composti colloidali nei sedimenti rende complessa e costosa la fase di disidratazione. Invece, il processo SFE presenta l’enorme vantaggio di non richiedere tale pretrattamento.

SCWO experimentation test results
Per quanto riguarda la fase di ossidazione con l’impianto pilota SCWO, sono state eseguite due prove per verificare il sistema integrato utilizzando il liquido concentrato ottenuto dalle diverse estrazioni realizzate con l’impianto SFE. Poiché le prove “in bianco” avevano evidenziato per alimentare la fiamma idrotermale la necessità di ossidare un estratto acquoso con una concentrazione di sostanze organiche pari ad almeno il 7%, per le prove di ossidazione, durate circa 50 minuti, sono stati utilizzati campioni concentrati degli estratti ottenuti con l’SFE aventi una concentrazione di circa 68 g/L. I risultati del liquido ottenuto dopo l’ossidazione dimostrano, come emerge dai dati in Tabella 2, l’elevata efficienza del processo che può distruggere il 99,9% dei contaminanti. Il liquido così ottenuto può essere facilmente scaricato anche in fognatura dopo la correzione del pH.
Infine, nella seconda prova, anche i gas generati durante l’ossidazione sono stati prelevati ed analizzati per dimostrare la buona performance del processo SCWO. Come illustrato nella Tabella 3, l’ossidazione, ottenuta con l’estratto contaminato, risulta essere migliore rispetto a quella ottenuta con l’alcool specifico utilizzato inizialmente per l’accensione della fiamma. Infatti questo aspetto è dimostrato dalla minore concentrazione nei fumi di combustione del tenore in O2 e CO e dal maggior concentrazione di CO2. Sono state inoltre oggetto di indagine anche sostanze indesiderate come PCDD / PCDF al fine di confermare che la loro formazione non si verifica durante l’ossidazione, come evidenziano i risultati sotto riportati in tabella confrontati con i limiti di emissione per un generico impianto (Dlgs 152/2006).
Questi risultati incoraggianti portano a candidare l’impianto SCWO quale soluzione tecnologicamente ed economicamente molto interessante per il trattamento di differenti tipi di liquidi contaminati a concentrazioni sia medio-basse sia elevate.

Considerationi finali
Come sopra riportato, tutti gli obiettivi di progetto sono stati raggiunti, in particolare:
• l’efficienza in fase di estrazione (SFE) ed ossidazione (SCWO) dei composti organici bersaglio ed è stata comprovata essere superiore al 90%;
• gli impianti pilota presentano cinetiche di estrazione e ossidazione dei composti organici dell’ordine dei 60 minuti;
• i prodotti (solidi, liquidi e gassosi) generati con il trattamento sono facilmente gestibili e smaltiti senza ulteriori trattamenti.
Infine, è stato possibile verificare che questi processi possono essere realizzati con attrezzature compatte, facilmente trasportabili e semplici da installare nei siti di intervento. Alcuni aspetti richiedono ancora miglioramenti quali il recupero energetico del calore prodotto dall’ossidazione, fase che può trasformare questo processo in un impianto energeticamente autosufficiente.

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