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SOLUZIONI TRENCHLESS INNOVATIVE PER LA GESTIONE

DI GAS E PERCOLATI DA DISCARICHE CONTROLLATE

Di Carlo Torre* e Mauro Signorini**

Le discariche di rifiuti civili a cielo aperto rappresentano una risorsa

sempre meno disponibile, quindi sempre più preziosa. La captazione dei sottoprodotti, ovvero dei percolati di fondo e dei biogas, rappresenta uno

degli aspetti cruciali della gestione di questi impianti. In questo articolo, il caso della costruzione di una condotta di captazione del percolato, posata in opera con tecniche TOT, a grande profondità e con l’impiego di pozzi di raccolta e ispezione molto particolari nel loro

genere.

L’attenzione dei media ricade sempre più spesso su eventi correlati alla gestione dei rifiuti solidi urbani e industriali. I casi di Napoli e Palermo sono solo la classica punta di iceberg di una situazione nazionale estremamente vulnerabile, in quanto priva di direttive univoche che permettano alle Regioni di impostare piani a medio-lungo termine in tema rifiuti.

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D’altro canto, la soluzione dell’incenerimento, obiettivamente quella più logica, specie in prospettiva futura, trova in Italia ostacoli di ogni natura, in netta controtendenza con l’atteggiamento di tutti gli altri paesi europei di pari livello, che già da tempo hanno abbandonato la soluzione della discarica a cielo aperto. Purtroppo, come dimostra il recente caso di Roma capitale, anche in situazioni territoriali e ambientali paradossali, il nostro modo tutto italiano di affrontare certi temi a cavallo tra politica ed ecologia, porta a perseverare nella direzione di scelte aberranti. In ultimo, impossibile non citare il caso di Parma, dove la costruzione di una delle più grandi piattaforme ecologiche nazionali, comprensiva di inceneritore tecnologicamente tra i più avanzati in Europa, sta subendo uno stop in dirittura di arrivo per motivi meramente politici-demagogici. Comune denominatore una politica che viene spacciata come di nuova concezione, ma miope e dissennata al pari di quelle delle città “maglia nera” di cui sopra, in quanto basata anch’essa sull’assunto pazzesco che i rifiuti di casa propria se li debbano prendere in carico i vicini di casa. Oppure, come in altri casi, che non si debbano incenerire, e se lo si deve proprio fare, lo si faccia lontano da casa propria, dove non si sa, oppure non importa. Al di là di questa lunga premessa, che non trova certo in queste pagine il sito delegato a proporre soluzioni, entriamo dunque in argomento più tecnico. Le discariche, si sa, in Italia sono molte, anzi troppe, in special modo quelle di piccole-medie dimensioni. In linea di massima, la loro collocazione segue tre indirizzi principali:

Ex cave abbandonate (tipica installazione nel centro-sud Italia);

Impluvi naturali opportunamente tombinati (tipica installazione appenninico-montana);

Accumuli a cielo aperto (tipica installazione di pianura).

Nel corso degli ultimi decenni, parallelamente all’incremento del benessere e dei consumi, a cui corrisponde sempre un ancor più sensibile aumento della quantità di RSU, molte discariche sono giunte a saturazione, spesso oltre le capienze iniziali di progetto. Nel contempo, il periodo di stazionamento degli strati più vecchi di rifiuti ha subito la somma di azioni chimiche (fermentazione aerobica ed anaerobica), fisiche (riscaldamento) e meccaniche (compressione) tali da avviare i due processi di formazione dei “sottoprodotti” di discarica, ossia il percolato ed il biogas. Box1: BIOGAS Con il termine biogas si intende una miscela di vari tipi di gas (per la maggior parte metano, dal 50 al 80%) prodotto dalla fermentazione batterica in anaerobiosi (assenza di ossigeno) dei residui organici provenienti da rifiuti, vegetali in decomposizione, carcasse in putrescenza, liquami zootecnici o fanghi di depurazione, scarti dell'agro-industria. L'intero processo vede la decomposizione del materiale organico da parte di alcuni tipi di batteri, producendo anidride carbonica, idrogeno molecolare e metano (metanizzazione dei composti organici).

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Un particolare del vasto impianto di captazione biogas della discarica di Gello Il biogas si forma spontaneamente nelle discariche. Le discariche di rifiuti urbani ne sono quindi grandi produttori, visto che normalmente il 30-40% del rifiuto è appunto materiale organico; tale gas deve essere captato per evitarne la diffusione nell'ambiente e può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica. A titolo di esempio, da una discarica di circa 1.000.000 metri cubi che cresce di 60.000 m3 ogni anno, si possono estrarre quasi 5,5 milioni di metri cubi di biogas all'anno (oltre 600 m3 ogni ora)[1]. Sono state sviluppate tecnologie ed impianti specifici che, tramite l'utilizzo di batteri in appositi "fermentatori" chiusi (da non confondere con gassificatori) e sono in grado di estrarre grandi quantità di biogas dai rifiuti organici urbani (preferibilmente da raccolte differenziate) e dal letame prodotto dagli allevamenti intensivi, o anche dai fanghi di depurazione e dai residui dell'agro-industria. Gli impianti di biogas idonei al trattamento di matrici prevalentemente solide sono chiamati "a secco" e cioè non hanno bisogno di liquami per il loro funzionamento. In questo caso l'acqua necessaria al processo è legata all'umidità del materiale utilizzato per alimentare l'impianto. Il gas prodotto in questo processo (biogas) può essere quindi utilizzato per la combustione in caldaie da riscaldamento o per produrre energia elettrica e/o calore; il biogas è formato prevalentemente da metano, pertanto con un necessario processo di depurazione e separazione di altri componenti (per esempio, anidride carbonica e zolfo), può essere usato come biometano per autotrazione (auto e veicoli a metano). Quest'ultima applicazione ha trovato buon successo in Paesi del centro Europa quali Svizzera, Germania, Svezia ecc., e in via sperimentale anche in Italia[2], costituendo una delle più concrete promesse nel campo della mobilità eco-sostenibile. Box 2: PERCOLATO Il termine percolato, inteso (non esclusivamente) nell'ambito delle scienze ambientali, definisce un liquido che trae prevalentemente origine dall'infiltrazione di acqua nella massa dei rifiuti o dalla decomposizione degli stessi. In misura minore è anche prodotto dalla progressiva compattazione dei rifiuti. Il percolato prodotto dalle discariche controllate di rifiuti solidi urbani (R.S.U.) è un refluo con un tenore più o meno elevato di inquinanti organici e inorganici, derivanti dai processi biologici e fisico-chimici all’interno delle discariche.

Per legge, il percolato deve essere captato ed opportunamente trattato nel sito stesso della discarica o trasportato in impianti ad hoc debitamente autorizzati allo smaltimento di rifiuti liquidi. Il sistema di captazione consiste in una serie di tubi fessurati immersi in uno strato di ghiaia drenante appena al di sopra dello strato di impermeabilizzazione. La produzione di percolato varia in funzione di tre parametri principali. Innanzitutto la meteorologia della zona nella quale la discarica è posta: piovosità, temperatura e ventosità del sito influenzano i processi di origine del percolato. Una maggiore piovosità aumenta ovviamente le infiltrazioni di acque nel corpo della discarica aumentando la produzione, mentre una temperatura minore può inibire i processi biologici riducendola. Altro fattore che influenza quantitativamente la produzione è la caratteristica media del rifiuto conferito nella discarica: i parametri più importanti da valutare sono la sua umidità media e il grado di compattazione. Un'alta umidità aumenterà la produzione mentre un alto grado di compattazione la ridurrà.

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I fattori di produzione del percolato possono essere catalogati come controllabili o non controllabili. Il fattore non controllabile è la produzione legata ai processi di degradazione del rifiuto. È invece controllabile l'infiltrazione di acqua dall'esterno tramite impermeabilizzazioni efficaci del fondo della discarica e della superficie in fase di chiusura della discarica. Per il controllo ed il monitoraggio interno è responsabile la ditta detenente la licenza della discarica ma ovviamente ARPA o ente preposto può procedere con un controllo quantitativo basato prima di tutto sulla comparazione dei dati con quelli raccolti dalle proprie centraline fisse o mobili di monitoraggio nei pressi della zona della discarica (es. se sono piovuti TOT mm di acqua ed il dato riportato dalla ditta nel proprio registro è completamente diverso ed incomparabile con i dati della zona è chiaro che le misurazioni ed il conseguente allontanamento del percolato sono errati). Inoltre, proprio per ridurre l'infiltrazione superficiale si cerca di favorire l’allontanamento delle acque di precipitazione dando ai lati in rilevato della discarica delle pendenze in grado di provocare il ruscellamento dell’acqua e il successivo allontanamento. Un altro metodo usato per ridurre le infiltrazioni è la piantumazione della superficie della discarica una volta chiusa: le piante sono infatti in grado di trattenere ed allontanare per evapotraspirazione una quota dell’acqua meteorica. Il percolato può avere composizione chimica molto differente in funzione di molti parametri tra cui tipo di rifiuto che l’ha prodotto e l’età della discarica. Solitamente si valutano le caratteristiche medie del percolato tramite alcuni indicatori come il pH, il BOD, il COD e il contenuto di metalli. Tipicamente nelle discariche controllate per rifiuti urbani si ha una fase giovanile in cui si ha una produzione di percolato acido con pH compreso fra 4,5 e 7,5 che tende a portare in soluzione i metalli; in fase di vecchiaia invece il pH tende a risalire fino a 7,5 - 9 e la concentrazione di metalli ridiscende. Le sue caratteristiche organolettiche sono principalmente queste: il colore è bruno, variabile a seconda della concentrazione; la consistenza può presentarsi più o meno viscosa mentre il suo odore, definibile come "stagnante", è comunemente sgradevole. Il biogas, fino a pochi anni fa rilasciato tranquillamente in atmosfera, è stato riconosciuto oggi come uno dei fattori di grande contribuzione all’effetto serra, ma anche un elemento di valore. Essendo composto essenzialmente da metano, al costo attuale degli idrocarburi, pur col suo potere calorifico ridotto, ricopre oggi una sensibile fonte di energia rinnovabile, per cui è opportuno recuperarlo e stoccarlo nella maniera più efficace possibile. Diverso discorso per il percolato, che a norma di legge deve essere captato dal fondo delle discariche nella maniera più efficace e completa possibile, in quanto trattasi di miscela estremamente eterogenea di sostanze chimiche, molte della quali tossiche ed estremamente inquinanti, in special modo per le acque di superficie e di falda. Le discariche di nuova costruzione prevedono un’impiantistica correlata in grado di affrontare tanto la captazione dei biogas, quanto la raccolta dei percolati e il loro convogliamento ad inmpianto di trattamento/stoccaggio.

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Per la creazione delle reti di dreno percolati e captazione biogas si impiega normalmente PE, la cui refrattarietà agli agenti chimici e la cui elevata vita media lo eleggono a materiale idoneo per eccellenza. Le discariche più datate, quelle oramai giunte a saturazione, quelle abusive (perché dimenticarle) nonché quelle regolari con nulla osta di ampliamento, necessitano invece di interventi di regolarizzazione impiantistica talvolta molto complessi, in quanto da attuare in maniera postuma. In tutti questi casi diviene essenziale avere a disposizione un sistema che consenta di costruire una rete di drenaggio, trasporto e captazione intermedia e sommitale, che si traduce nella creazione di una rete di condotte in materia plastica, normalmente PE, la cui refrattarietà agli agenti chimici e la cui elevata vita media lo eleggono a materiale idoneo per eccellenza. I tubi in PE possono essere del tipo a drenaggio (col corpo cilindrico appositamente fessurato) idonei sia alla captazione a fondo discarica dei percolati, sia a quella mediana-sommitale dei gas, oppure tubi lisci, idonei alla raccolta capillare ed trasporto tanto dei percolati drenati quanto dei gas catturati.

Disomogeneità dei terreni, presenza di trovanti e necessità di posare le condotte a grandi profondità sono le problematiche più importanti da risolvere nei casi di intervento in discariche già attive o quiescenti. Nelle discariche quiescenti o in essere, il problema diviene quindi come costruirla questa rete, in quanto lo spessore dei rifiuti è normalmente molto elevato ( a volte oltre 100 metri) e la stratigrafia degli stessi non può essere stravolta da imponenti opere di scavo a cielo aperto. In tale contesto, negli ultimi decenni, le tecniche di TOT hanno fornito una serie di soluzioni sempre più specializzate per affrontare proprio i problemi ti infissione no-dig di condotte all0interno della massa dei RSU compattati, ovvero negli strati geologici al di sotto o ai fianchi delle discariche stesse. Operare trivellazioni in tali contesti comporta criticità fortemente correlate alle caratteristiche tipiche di questi siti, quali:

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Trivellazioni a grandi profondità;

Avanzamento dei fori pilota in materiali di densità e granulometria estremamente eterogenee;

Possibile presenza di trovanti metallici lungo i tracciati;

Usura chimica delle attrezzature (teste di perforazione e aste), superiori alla media;

Rilievi di superficie dell’avanzamento plano-altimetrico resi difficoltosi (talvolta impossibili) dalla conformazione esterna dei cumuli o delle coperture.

Per rispondere a tutte queste problematiche, col tempo e con grazie all’esperienza degli operatori e dei fornitori, sono state messe a punto macchine, attrezzature e procedure di lavoro tali da potre affrontare praticamente ogni tipo di caso progettuale. Ne è dimostrazione il caso di cui vi proponiamo le immagini. Nella discarica inattività di Gello (PI), è stata posata una condotta per il trasporto a grande profondità del percolato.

Trattasi di una tubazione di ml. 1128,00 di lunghezza complessiva, costituita da un tubo PEAD VCR DN125 PN16, contenuto e protetto per ulteriore sicurezza da un tubo camicia PEAD DN 200 PN16. Il tubo interno di adduzione del percolato DN 125 è in tubazione continua dalla stazione di pompaggio situata nell’area della discarica di Gello fino al depuratore della Valdera Acque, mentre il tubo camicia DN 200 di protezione esterna attesta a due pozzetti stagni di controllo per una eventuale perdita del tubo interno di adduzione del percolato. In tali pozzetti sono stati inseriti dei rilevatori di umidità che, in caso di perdite, in automatico, comandeno lo spegnimento delle pompe della stazione di pompaggio. La condotta , nel suo complesso (DN 200 + DN 125 interno), è stata eseguita con sistema di perforazione orizzontale controllata ( NO DIG) ad una profondità variabile da -2.50 a -6.70 dal piano strada di lottizzazione e bypasserà la S.P.23 di Gello a -6.70 m dal piano di scorrimento

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stradale. Il sistema dello scavo e rinterro ordinariamente usato per canalizzazioni superficiali avrebbe comportato , per le profondità previste, anche di oltre 6.00 m dal p.d.c., costi inaccettabili di blindatura corrente degli scavi, opere e materiali particolari per ridurre i cedimenti dei rinterri per non avere lo schiacciamento delle tubazioni e vibrazioni da traffico sovrastante, opere di aggottamento delle acque e tempi di esecuzione molto lunghi.

Sarebbe stato comunque necessario eseguire tratti con la tecnologia NO-DIG per l’attraversamento della strada di lottizzazione già presente in corrispondenza del fabbricato della Pesa , per sottopassare i tratti di fognature esistenti a quota -4,50, la strada Prov.le di Gello ed il piazzale del depuratore.

Due fasi della posa in opera delle condotte e dei vari pozzetti di raccolta

Il sistema NO DIG oltre ad essere una tecnologia attuale e di rapida esecuzione, è stato scelto in quanto presenta anche il vantaggio di non lasciare tracce profonde nel terreno, che inevitabilmente diventano in seguito anche dreni incontrollati delle acque superficiali. Con il sistema NO DIG, inoltre, la profondità di posa della tubazione non ha influenzato (se non in senso positivo, riducendolo) il costo di esecuzione, consentendo al progettista una scelta di quota della tubazione che non risenta delle influenze dei lavori e dei carichi di superficie.

Un ringraziamento particolare per la collaborazione alla società Edilvie SrL di Castiglione in Teverina (VT), www.edilvie.it esecutrice delle trivellazioni orizzontali teleguidate. Gli Autori:

MAURO SIGNORINI: PONTEDERA (PI), CLASSE 1948 . LIBERO PROFESSIONISTA, INGEGNERE CIVILE, SPECIALIZZATO IN PROGETTAZIONI E DIREZIONI LAVORI DI BONIFICHE AMBIENTALI, RETI PER SERVIZI E ALTRE OPERE INTERRATE E FUORI TERRA.

CARLO TORRE (VEDI CURRICULA GIÀ A VS MANI)