• impianti di termovalorizzazione
• aggregati leggeri
• economia circolare
• carbonatazione
• vetrificazione
• analisi termogravimetrica
• ceneri leggere
• anidride carbonica
• processo di stabilizzazione
• residui dell'unità di controllo atmosferico

Il presente lavoro di tesi si focalizza sulla possibilità di gestione di una tipologia di rifiuti, classificati come pericolosi: i residui di trattamento dei fumi derivanti da impianti di termovalorizzazione. In particolare viene studiata la possibilità di stabilizzare questa tipologia di rifiuti, sviluppando un processo di trattamento idoneo.
La prima parte dell’elaborato contiene una ricerca bibliografica, mirata a descrivere i residui di trattamento dei fumi, in particolare la loro produzione, le politiche vigenti in materia di gestione e le loro caratteristiche chimiche e fisiche. Queste ultime possono essere influenzate da fattori quali le condizioni di incenerimento, la progettazione del sistema di controllo dell’inquinamento atmosferico (APC) e le composizioni dei rifiuti inceneriti, le quali a loro volta possono essere influenzate dalle abitudini umane, dalle politiche economiche locali e dal sistema di riciclaggio prima dell'incenerimento. A questo punto, segue lo stato dell’arte con una panoramica sui possibili processi di trattamento allo scopo di stabilizzare i residui. In dettaglio vengono descritti i processi di carbonatazione e vetrificazione; successivamente, si procede con un’analisi SWOT, in modo da individuare il miglior trattamento a cui sottoporre questi tipi di rifiuti. La carbonatazione è risultata la più vantaggiosa, in particolare quella a secco in cui i rifiuti vengono messi a contatto diretto con un flusso di gas contenente anidride carbonica, a pressione atmosferica e ad alta temperatura. In letteratura è ampiamente riportato che la carbonatazione è in grado di stabilizzare i residui, influenzando il loro rilascio di metalli.
La seconda parte dell’elaborato si focalizza sui residui di trattamento dei fumi degli impianti di termovalorizzazione di Herambiente S.p.A. Al fine di individuarne gli elementi principali e la loro variabilità è stata effettuata un’analisi statistica: dal confronto dei vari impianti, i metalli presenti in maggiore quantità risultano calcio, sodio, potassio, alluminio, zinco, ferro e magnesio. Il calcio e il sodio sono gli elementi che compaiono principalmente nei vari residui analizzati a causa dell’aggiunta di calce idrata o di bicarbonato di sodio nell’unità di controllo dell’inquinamento atmosferico (APC).
Il lavoro di tesi si caratterizza anche di un’attività sperimentale, attraverso analisi termogravimetrica a diverse condizioni operative, su tre campioni forniti da Herambiente S.p.A. L’analisi termogravimetrica dinamica in azoto ha permesso di caratterizzare i campioni e individuare le principali specie presenti, mentre l’analisi termogravimetrica in anidride carbonica ha permesso di dimostrare la loro effettiva reattività nel processo di carbonatazione. Infine le prove termogravimetriche isotermiche in anidride carbonica, effettuate sia a 400 °C che a 500 °C, hanno permesso di valutare le migliori condizioni operative, in particolare la temperatura di esercizio, per il raggiungimento delle più alte conversioni. La temperatura ottimale è stata individuata a 500 °C. Inoltre, in generale, i campioni analizzati hanno avuto comportamento diverso alle varie prove.
L’ultima parte dell’elaborato si propone di investigare la possibile realizzazione di un impianto di stabilizzazione dei residui di trattamento dei fumi di impianti di termovalorizzazione Herambiente S.p.A. Il processo sviluppato si propone di mettere in contatto i residui con i fumi di scarico provenienti dal camino di un impianto di termovalorizzazione Herambiente S.p.A., contenenti anidride carbonica a una ben definita composizione. In questo modo, oltre al raggiungimento dell’obiettivo di stabilizzazione, si contribuisce seppur in minima parte all’adsorbimento di anidride carbonica nell’ottica di una riduzione dell’impatto ambientale, su cui si basa la politica del Carbon Capture & Storage Technology. In particolare, la reazione di carbonatazione avviene all’interno di un reattore rotativo, operante alla temperatura di 500 °C; per una stabilizzazione ottimale, i residui carbonatati vengono sottoposti a lavaggio con acqua di pozzo in modo da depurarli dai sali solubili, quali cloruri e solfati. L’ultima parte d’impianto consiste in una granulazione, in cui i residui carbonatati e lavati, vengono mescolati con una ben definita percentuale di cemento e acqua. Il prodotto finito così ottenuto, granulato, risulta più facilmente gestibile. Alla luce di uno studio di letteratura, riportato nel Capitolo 5, le sue caratteristiche lo dovrebbero rendere idoneo all’utilizzo in applicazioni, in ambito essenzialmente edilizio. In questo modo, i residui di trattamento dei fumi di impianti di termovalorizzazione troverebbero un fine più alto, rispetto alla messa in discarica, ovvero il riciclo nell’ottica di un’economia circolare.