CNR 4 febbraio 2015

La filiera della rimozione dell’amianto dalla identificazione delle superfici alla inertizzazione

Dr. Nicola Pirrone CNR-IIA

CNR IIA

CNR Istituto sull’Inquinamento Atmosferico http://www.iia.cnr.it

Ø  Inquinamento atmosferico in aree urbane e industriali.

Ø  Sviluppo di metodologie e tecnologie analitiche da laboratorio e da piattaforma per la caratterizzazione della qualità e sostenibilità ambientale.

Ø  Inquinamento industriale e ambienti ad elevato rischio ambientale.

Ø  Cicli degli inquinanti atmosferici e influenza sui cambiamenti globali.

Ø  Reti e sistemi osservativi per l’inquinamento atmosferico in supporto alle direttive europee e convenzioni internazionali.

Ø  Sviluppo di sistemi e tecnologie per la condivisione delle informazioni geospaziali.


Aree tematiche

Personale:

Ø  + 130 unità di personale §  78 T. Ind. (36 nel 2009) §  45 T. Det. §  18 (AdR, altro)

Articolazione territoriale: Ø  SEDE - AdR Roma1, Montelibretti (64) Ø  U.O.S. Firenze (14) Ø  U.O.S. Rende (24) Ø  U.O.S. Roma c/o MATTM (35)


Articolazione Territoriale


Facilities

Laboratorio Aereo Ricerche Ambientali: MIVIS di proprietà del CNR ed in gestione all’CNR-IIA operato a bordo del CASA 212 • 3 Spettroradiometri • 2 Termocamere digitali • Aerosol Mass Spectrometer (AMS) Spatial Data Infrastructure (SDI): • server per dati, metadati e cartografia Sito AERONET (a Messina) Stazioni EMEP (situate nel Lazio e in Calabria)


Facili'es: il MIVIS (Mul'spectral Infrared Visible Imaging Spectrometer)

Vegetation Marine environment Soil

Archeology Hazard Pollution


Ambi' di Applicazione


IL PROBLEMA AMIANTO

L'amianto o asbesto, è un minerale naturale a struttura fibrosa appartenente alla classe chimica dei silicati e alle serie mineralogiche del serpentino e degli anfiboli. Esso ha trovato largo utilizzo soprattutto come materiale di rivestimento insieme a miscele cementizie, il suo impiego è stato usato per realizzare tegole, pavimenti, tubazioni, canne fumarie, cisterne di raccolta dell'acqua. Sul territorio italiano, secondo una stima del CNR sono ancora da smaltire ben 32 milioni di tonnellate di amianto (di cui 8 milioni di amianto puro).


IL PROBLEMA AMIANTO: NORMATIVA La Legge 257 del 1992 ha avviato in Italia un processo per la dismissione dell’uso dell'amianto nel nostro paese a causa della sua pericolosità e del suo potere cancerogeno. Già la Legge n.257 del 27-3-1992 affidava alle Regioni il compito di predisporre piani di protezione dell’ambiente, di decontaminazione, di smaltimento e di bonifica ai fini della difesa dai pericoli derivanti dall’amianto, con una ulteriore definizione delle funzioni e dei compiti con il DPR 8-8-1994. Successivamente il DM 6-9-1994 declinava le “Normative e metodologie tecniche di applicazione dell’art.6 comma 3 e dell’art.12 comma 2 della legge 27 marzo 1992 n.257”. Infine, il DM n. 101 del 18 marzo 2003 “Regolamento per la realizzazione di una mappatura delle zone del proprio territorio interessate dalla presenza di amianto, ai sensi dell’art.20 della Legge n. 93 del 23 marzo 2001” conferma i compiti di mappatura già attribuiti alle Regioni.


ZONIZZAZIONE SUPERFICI AMIANTO

La mappatura ha come finalità quella di evidenziare i siti nei quali è riscontrata la presenza di amianto, ovvero l’utilizzo di materiali che lo contengono, includendo nell’analisi i siti nei quali la presenza di amianto è dovuta a cause naturali, con l’obiettivo ultimo di acquisire i dati e le informazioni necessarie su cui basare i piani di protezione e di risanamento degli ambienti di vita e di lavoro. In particolare, tali dati risultano di fondamentale importanza per programmare gli interventi di controllo da parte delle strutture territoriali (i dipartimenti di prevenzione delle Aziende USL e l’ARPA) riguardanti sia la vigilanza delle condizioni di salubrità ambientale e di sicurezza del lavoro, sia la promozione della bonifica dei siti che possono rappresentare una fonte di pericolo per la salute dei lavoratori e la popolazione in generale


IL CNR – IIA E LA ZONIZZAZIONE DI AMIANTO

l’Istituto per l’Inquinamento Atmosferico del CNR (CNR-IIA), ha da alcuni anni sviluppato la procedura per l’identificazione delle coperture in cemento-amianto, tramite l’impiego di tecnologie sofisticate ed evolute, consolidate con attività di indagine supportate da processi di accertamento combinato per la validazione dei risultati. Impiegando moderne e sofisticate tecniche di telerilevamento e ricorrendo a strumenti di analisi potenti ed evoluti per il monitoraggio ambientale, CNR-IIA ha sviluppato una collaudata catena di “processing” che prevede: l’acquisizione telerilevata di dati con il proprio sensore iperspettrale MIVIS, la loro elaborazione tramite l’utilizzo di metodologie di analisi dei dati ambientali i quali consentono di evidenziare le coperture costituite da cemento-amianto ed i siti in abbandono. Questa metodologia sviluppata nei laboratori del CNR-IIA e scientificamente approvata dalla comunità internazionale, è unica per questo settore di applicazione, si fonda sull’esperienza ventennale maturata in merito alla possibilità di applicare anche a questo tipo di ricerche il sensore iperspettrale MIVIS.



Un’attività di notevole rilevanza è legata al “Programma Operativo Nazionale Sicurezza per lo sviluppo del Mezzogiorno d’Italia”, in cui il CNR-IIA si pone come supporto all’Arma dei Carabinieri e, in particolare, al Comando Carabinieri per la Tutela dell’Ambiente. Infatti Il CNR-IIA già dall’anno 2000 ha iniziato la sua collaborazione con le Forze dell’Ordine e dal 2006 è presente stabilmente con 4 unità di personale presso una caserma Comando Carabinieri per la Tutela dell’Ambiente in cui risiedono banche dati geografiche. L’attività del CNR-IIA nell’ambito del PON Sicurezza è di supporto all’Arma nel contrasto ai crimini ambientali e di formazione al personale militare nell’ambito del telerilevamento multi- ed iperspettrale.


TECNOLOGIA IN USO

Il MIVIS è uno strumento di tipo a specchio rotante costituito da 4 spettrometri che riprendono simultaneamente la radiazione proveniente dalla superficie terrestre nelle lunghezze d'onda del visibile e “primo” infrarosso vicino (20 bande tra 0.43-0.83 mm), dell'infrarosso vicino (8 bande tra 1.15-1.55 mm), dell'infrarosso medio (64 bande tra 2.0-2.5 mm), e dell'infrarosso termico (10 bande tra 8.2-12.7 mm), per un totale di 102 canali.

Emissions of asbestos fibers : campagne di misura in in collaborazione con l’ISPESL ed ASL

DATI SULLA COPERTURA RILEVABILI ATTRAVERSO ISPEZIONE VISIVA DALL’INTERNO TECNICA COSTRUTTIVA UTILIZZATA E MATERIALI DI SUPPORTO - CAPRIATA……………………………………………..……………………………………………….. - VOLTA…………………………………………………………………………………………………… - ALTRO……volta in cemento ………………………………………………………..………………….

PRESENTAZIONE DI UN PIANO DI BONIFICA ! si " no Approvato ! si ! no Descrizione del piano:…………………………………….............…………………………………………

Effettuate analisi di laboratorio si " no ! Su campioni in massa si " no ! Su campioni aerodispersi si" no !

Individuato tipo e contenuto di amianto si " no !

Tipo di amianto: crisotilo, amosite, crocidolite. Concentrazione ponderale: - 10-15%

CONCENTRAZIONE DI FIBRE AERODISPERSE: < 1f/l Su alcuni filtri le concentrazioni sono risultate inferiori al limite di rivelabilità (limite al di sotto del quale si trova, con probabilità del 95%, il valore reale della concentrazione quando non è stata contata neppure una fibra.) TECNICA UTILIZZATA Microscopia ottica in contrasto di fase (MOCF) si " no !

Microscopia elettronica a scansione (SEM) si" no ! Diffrattometria a Raggi X (DRX) si" no !

Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR)si ! no !

Altro (specificare): …………………………………………………………………………………………………

0

1

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0 2 4 6 8 10

energy (keV)

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ts (x

1000

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Au

Fibro-cemento SEM con spettro EDS

Cemento-amianto al SEM con spettro EDS

Emissions of asbestos fibers: analisi di laboratorio

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0 2 4 6 8 10energy (keV)

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1000

)

OSi

A

Ca

Au

Au

Destinazione d’uso 61.9 % attività produttiva 28.5 % deposito, magazzino 4.8 % civile abitazione 4.8 % non utilizzato

Addetti dichiarati = 242 Max= 90 min.= 1 Residenti =18.180 (anno 2.000)

Anno di realizzazione 50 % anni ’60 20% anni ‘70 30 % anni ‘80 in poi

I risultati dei campionamenti ambientali effettuati per misurare concentrazioni di fibre aerodisperse hanno evidenziato valori sempre inferiori a 0.3 f/l, con valori del limite fiduciario superiori pari a 0.6 f/l

I dati epidemiologici raccolti mostrano una sostanziale coincidenza fra il numero degli osservati e attesi nella popolazione maschile, e un lieve incremento dei casi osservati nella popolazione femminile.

Analisi di Laboratorio:campioni in massa prelevati dalle coperture in C-A e campionamenti di fibre aerodisperse

Campagna di terra: analisi visiva e raccolta di dati

Le attività di monitoraggio hanno evidenziato la reale possibilità di caratterizzare lo stato di alterazione

Emissions of asbestos fibers: sintesi delle attività di monitoraggio svolte ed in corso in collaborazione con l’ISPESL


MAPPATURA DELL’AMIANTO: OUTPUT


MAPPATURA DELL’AMIANTO: OUTPUT

File *.kml poligonale su Google Earth

File *.kml puntuale su Google Earth


INERTIZZAZIONE AMIANTO

I materiali contenenti amianto vengono facilmente destrutturati dalla temperatura: a 650-700°C inizia la dissociazione e fuga della CO2 dalle frazioni carbonatiche presenti nei rifiuti, determinandone la frantumazione . Più o meno alla stessa temperatura termina la dissociazione dell’ossidrile dal crisotilo: il silicato di magnesio residuo risulta estremamente reattivo, reagendo immediatamente con l’ossido di calcio risultante dalla dissociazione della CO2, presente nella miscela. Le prove di trattamento mostrano la formazione di larnite, silicato di calcio CaSiO4 e diopside, silicato di calcio e magnesio (MgCa)SiO4, ossido di calcio e alluminio Ca2Al2O5 e residui di ossido di calcio CaO che porta ad una elevata alcalinità del materiale finale. I materiali in vinile mostrano invece una reattività diversa e determinano problemi di natura differente



Il progetto @zero si propone i seguenti obiettivi: •  Progettazione del primo sistema di trattamento di rifiuti contenenti

amianto a ciclo chiuso, cioè senza la generazione di emissioni gassose pericolose o clima-alteranti e ceneri da smaltire

•  studio e progettazione di una filiera di trattamento e smaltimento a “km zero”, cioè un sistemamobile di trattamento dei rifiuti di amianto che segua i cantieri di bonifica e che tratti il materiale presigillatodirettamente nel cantiere, senza pericolo per le maestranze e per le popolazioni circostanti

•  rispondere in maniera proattiva alle indicazioni UE, dove nel marzo 2013 è stato approvato il documento 2012/2065 (INI) contenente tra l’altro le seguenti azioni:


TEST DI LABORATORIO

Il lavoro è stato realizzato mediante un forno a microonde della Microglass, appositamente realizzato per l’esperimento di trattamento dei rifiuti di amianto. Il forno è dotato di un crogiolo contenuto su di un piatto rotante, di una ventilazione forzata, attivabile dall’esterno, di un camino di ripresa d’aria, che porta verso una colonna dotata di aperture per l’inserimento delle sonde di controllo delle emissioni, di una porta per gas inerte che puo ̀ essere flussato nella camera al fine di limitare il flusso di ossigeno nella zona calda e di un controller separato che esegue la gestione della potenza del magnetron sul crogiolo, sottopone a controllo la temperatura del sistema e gestisce le sicurezze del forno, costituite da tre microswitch che impediscono l’irradiazione quando il forno è aperto e quando il piatto non ruota. La potenza totale della macchina è di 1000 W. Con tale potenza, i quattro materiali che sono stati inseriti si riscaldano a 1200°C entro 35 minuti. TRATTAMENTO 4 TIPI DI MATERIALE

CNR- IGAG dr Plescia et. al


CORDA CRISOTILO MODIFICAZIONE FISICA

CNR- IGAG dr Plescia et. al



Un Trattamento di rifiuti a “km zero” Il Progetto @Zero potrebbe essere il primo impianto di trattamento mobile che realizza una “filiera corta” dello smaltimento del rifiuto: in pratica, l’uso dell’impianto direttamente sul posto dove vengono effettuate le bonifiche, elimina il trasporto dei rifiuti presso il centro di stoccaggio e smaltimento; l’uso delle scorie nello stesso processo elimina una consistente quantità di rifiuti e recupera una importante frazione minerale; l’uso e riuso dei gas di processo abbatte al minimo le emissioni in atmosfera, limitate a N2 raffreddata, mentre CO2, NOx, SO2, HCl e le altre componenti gassose vengono captate o demolite e convertite in materiali solidi o in molecole più semplici.


VALUTAZIONI DELLE EMISSIONI

Né nel progetto preliminare appena descritto né nei tanti esempi in letteratura è stata mai gestita completamente la problematica delle emissioni in atmosfera e delle ceneri di trattamento. In pratica, rispetto alle emissioni in camino, il progetto IGAG-Romana Ambiente ha permesso di rilevare tre criticità principali: •  Le emissioni gassose di acido cloridrico durante il trattamento dei “vinili” è a

rischio di formazione di POPs (PersistentOrganicPollutants come le Policloro-p-dibenzodiossine, i Policlorodibenzofurani, i Policlorobifenili, l’esaclorobenzene ed altri) soprattutto in presenza contemporanea di HCl gassoso e di IPA(Idrocarburi Policiclici Aromatici)

•  Le emissioni di NOX e CO2 durante tutti i trattamenti termici in presenza di atmosfera contenente ossigeno e dalla dissociazione degli “eternit”

•  Le emissioni di SO2 e IPA dovute alla dissociazione del gesso dei pannelli e alla pirolisi del legno dei pallets e dei polimeri di imballaggio come il polietilene


ABBATTIMENTO EMISSIONI

In letteratura sono ormai noti tanti esempi di applicazione delle torce al plasma (cfr. fig. 2) indotto da microonde. In generale il design di queste è basato su uno schema a blocchi ormai classico: •  un generatore di microonde a 2450 MHz •  un tubo di quarzo dove viene iniettato il gas da trattare, posto all’interno di

una guida d’onda che trasporta il flusso di microonde •  un iniettore a scintilla per innescare la ionizzazione

L’idea si basa sull’impiego di una unità chiusa e mobile, dotata di un generatore separato a RF che innesca un plasma basato sull’aria che deriva dal trattamento dei materiali con amianto; l’aria verrà portata a temperature superiori a quelle necessarie per dissociare le molecole più complesse, quali diossine, furani, PCB, IPA e composti alogenati. Tali sostanze verranno scomposte e i prodotti di scomposizione più semplici, quali soprattutto, NOx, SO2, CO2 e CO verranno successivamente trattati nel modulo successivo di abbattimento dei gas .


ABBATTIMENTO EMISSIONI

Schema generale di un sistema di trattamento gas a microonde (da Han et al, 2010


PROPOSTA REGIONE LAZIO

ID# Denominazione# Superficie#M.1$ Viterbo$ 1218,97$M.1a$ Viterbo2Roma$ 542,69$M.2$ Roma2Latina$ 3504,99$M.3$ Frosinone2Latina$ 1507,36$M.4$ Frosinone2Roma$ 706,78$M.5$ Rieti$ 1037,75$

$ Superficie#totale# 8518,54#

Tabella$1$$

CNR 4 febbraio 2015

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