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Le discariche possono comportare diversi pericoli. Questo è valido soprattutto per quelle più vecchie, non a norma con le nuove disposizioni governative, che tendono a essere riempite di rifiuti solidi urbani e non dispongono di tecnologie moderne. Queste discariche richiederanno presto costose misure di risanamento per evitare futuri problemi ambientali e sanitari.
In Europa ci sono tra le 150.000 e le 500.000 discariche, di cui si stima che il 90% sia costituito da discariche precedenti alla Direttiva UE sulle discariche del 1999. L'Enhanced Landfill Mining (ELFM), o estrazione del materiale smaltito, ha il potenziale di fornire una soluzione che potrebbe ridurre drasticamente i costi di bonifica futuri e recuperare risorse di valore e bonificare terreni preziosi.
Il progetto di ricerca quadriennale NEW-MINE, guidato dal KU Leuven Institute for Sustainable Metals and Minerals SIM2, è stato lanciato nel 2016 per esaminare diversi aspetti dell'Enhanced Landfill Mining. Il suo obiettivo è quello di sviluppare e integrare tecnologie all'avanguardia ed ecocompatibili per valorizzare le discariche europee, recuperando risorse come materiali, energia, terreno, mitigando nel contempo i futuri rischi ambientali e sanitari ed evitando significativi costi di risanamento.
Il Dr. Lieven Machiels, coordinatore scientifico e tecnologico del progetto presso l'Istituto per i metalli e i minerali sostenibili di KU Leuven, spiega: "Consideriamo il progetto "Enhanced Landfill Mining" l'anello mancante di un'economia circolare. Il Piano d'azione per l'economia circolare dell'European Green deal si concentra su una politica di "prodotti sostenibili" che dà priorità alla riduzione e al riutilizzo dei materiali prima di riciclarli effettivamente, risalendo la gerarchia dei rifiuti. Tuttavia, ciò che non è ancora stato affrontato è la questione di cosa faranno l'Europa e gli altri Paesi del mondo con le grandi quantità di rifiuti industriali e post- consumo che sono stati smaltiti in discarica negli ultimi 100 anni. In questo contesto, ELFM è stato proposto come un approccio creativo per affrontare il modo di gestire i rifiuti del passato, indipendentemente dall'urgente necessità di evitare la creazione e lo smaltimento di nuovi rifiuti in futuro".
Il progetto ha ricevuto finanziamenti dal Programma Quadro dell'Unione Europea per la Ricerca e l'Innovazione Horizon 2020 e coinvolge otto università europee, nonché STADLER e altre aziende del settore privato. Quindici dottorandi sono stati incaricati di ricercare nuove tecnologie e di testarle in quattro pacchetti di lavoro tecnici che seguono un approccio di catena del valore. Da "Esplorazione innovativa delle discariche e lavorazione meccanica", a "Conversione termochimica solare/plasma/ibrido" e "Riutilizzo avanzato". Il quarto pacchetto di lavoro applica metodi di valutazione multicriteriale per confrontare la combinazione di recupero delle risorse/bonifica, ovvero estrazione in discarica, con gli approcci "Nessuna azione', "Bonifica classica " e "Estrazione in discarica classica con co-incenerimento".
Spiega il Dr. Lieven Machiels: "Nella classica estrazione in discarica, l'attenzione si concentra sulla riduzione del volume dei rifiuti, ad esempio attraverso l'incenerimento e il recupero del terreno, mentre la produzione di riciclati è in generale limitata. Nel progetto NEW-MINE, abbiamo seguito un approccio di estrazione in discarica che punta al massimo recupero delle risorse. Invece di bruciare la frazione leggera, produciamo un combustibile derivato da rifiuti (CDR), che viene convertito termicamente per produrre un gas sintetico e un residuo vetrificato. Il gas sintetico può essere ulteriormente riutilizzato per produrre metano o idrogeno, mentre il residuo vetrificato può essere usato per produrre cemento e materiali da costruzione".
Tecnologie di lavorazione meccanica per recuperare risorse dai rifiuti
L'Università di Aquisgrana, partner del progetto, ha invitato STADLER a partecipare al progetto con le sue competenze e le sue attrezzature. L'azienda ha svolto un ruolo importante nel primo pacchetto di lavoro, dedicato alla lavorazione meccanica. L'obiettivo principale era quello di individuare i modi per migliorare la qualità delle frazioni al fine di produrre CDR, che ha una varietà di applicazioni. Un altro importante obiettivo è stato quello di ricercare gli usi per la frazione fine che rappresenta oltre il 50% dei rifiuti nell'estrazione in discarica, e che attualmente non ha alcun utilizzo. Il progetto ha dimostrato che un'ulteriore separazione meccanica della frazione fine può produrre sabbia da utilizzare come aggregato nel settore delle costruzioni. La frazione leggera può anche essere utilizzata in un processo di termovalorizzazione.
STADLER ha anche contribuito al programma di formazione associato al progetto con un corso sulla "Tecnologia di selezione automatica per rifiuti complessi", che si è tenuto durante il secondo evento della rete NEW-MINE per i quindici ricercatori del dottorato partecipanti.
Il separatore balistico STADLER mostra la sua efficacia nel test di scavo in discarica
La ricerca teorica sulla lavorazione meccanica è stata testata in condizioni reali nella discarica di Mont-Saint-Guibert in Belgio. I rifiuti della discarica sono stati estratti e trattati.
Ulrich Sigmund, responsabile Ricerca e Sviluppo di STADLER, descrive così il processo: "Un separatore balistico STT6000 è stato utilizzato nella prima fase del trattamento meccanico per il recupero di CDR e altri materiali recuperabili, come metalli e materiali inerti. La macchina ha separato il materiale in uscita in tre frazioni - fine, 3D e piatta - che sono state poi trattate separatamente al fine di studiare ulteriori possibilità di riciclaggio".
Aggiunge la dott.ssa Cristina Garcia Lopez, una delle ricercatrici del progetto NEW-MINE: "Poiché i rifiuti della discarica sono un materiale molto complesso ed eterogeneo a causa della quantità di impurità, il separatore balistico ci ha fornito l'opportunità di separare i rifiuti di scavo non selezionati e non triturati in tre diversi flussi di materiale: potenziale CDR, frazione 3D e materiale fine. Ci ha anche permesso di differenziare i rifiuti di discarica nella loro dimensione originale senza frantumazione, evitando la perdita di piccole particelle nella frazione fine - il che ha richiesto meno passaggi. Inoltre, l'elevata portata trattata del separatore balistico STT6000 (150t/h, a seconda della densità del materiale), lo ha reso abbastanza interessante in quanto la quantità di rifiuti sepolti nelle discariche è considerevolmente elevata, mentre la capacità di lavorazione meccanica generale è molto bassa rispetto alla capacità di scavo".
Le discariche rappresentano una sfida particolare, come spiega il Dr. Lieven Machiels: "Il livello di umidità dei rifiuti interrati in discarica è molto più alto rispetto a quello dei rifiuti freschi, e i rifiuti sono fortemente degradati. Il pacchetto di lavoro 1 ha analizzato come questo materiale si comporta in tutte le fasi del processo di separazione meccanica e quali sono le proprietà delle diverse frazioni in uscita. Questa ricerca era nuova, e quindi i suoi risultati sono importanti per il futuro dell'estrazione in discarica".
Il Dr. Bastian Küppers, anch'egli ricercatore del progetto NEW-MINE, aggiunge: "Il trattamento meccanico continuo della discarica è estremamente impegnativo, in quanto l'elevato contenuto d'acqua porta a blocchi nella catena di processo e riduce le prestazioni di impianti e macchinari. Questo vale soprattutto per la frazione fine".
Un'altra sfida significativa del progetto è stata il fatto che i rifiuti scavati dovevano essere trattati in loco, quindi il separatore balistico doveva essere installato nella discarica, su una fondazione temporanea in calcestruzzo. Il Separatore Balistico STADLER ha superato tutte le sfide, dimostrando di poter operare in queste difficili condizioni e confermando la fattibilità del progetto: "L'elevato valore di umidità del materiale è stato molto impegnativo perché il materiale in ingresso era composto da pezzi di roccia e terra fino a 100 kg", afferma Ulrich Sigmund.
Spiega Christian Nordmann, vice direttore Ricerca e Sviluppo di STADLER, che ha lavorato attivamente ai test in Belgio: "La macchina è molto robusta grazie ai due motori e alla lubrificazione centrale durante il funzionamento. Inoltre, i cuscinetti sono molto ben sigillati, in modo che la macchina possa funzionare all'aperto. Questo permette all'STT6000 di affrontare le sfide che si trovano nel materiale di discarica scavato, come l'elevata umidità e la polvere. Nei test siamo stati in grado di individuare un modello di separazione del materiale, compresa la distribuzioni in peso e i parametri del materiale delle frazioni derivate".
Il Dr. Bastian Küppers aggiunge: "Il separatore balistico STADLER si è dimostrato molto robusto e utile per sciogliere, separare e quindi precondizionare il materiale per il trattamento".
"I test hanno dimostrato che è possibile un nuovo approccio per avviare un processo di riciclaggio con una separazione in tre frazioni. Ciò consente di risparmiare energia e diminuire l'usura delle macchine rispetto ai processi standard con trituratore e vaglio", conclude Ulrich Sigmund.