Il brevetto

La domanda di brevetto “A method for disposing of asbestos-containing waste and asystem for disposing of asbestos-containing waste” depositato da Prometeus SP Zoo il 25/02/2016 e pubblicato il 30/08/2017 con numero EP3210679 A1, prevede un processo di trattamento mediante microonde di materiale contenente amianto. Il metodo prevede un pre-riscaldamento del materiale preventivamente macinato e a seguire un trattamento con microonde che è eseguito a valle della miscelazione del materiale contenente amianto macinat o con additivi alcalini e / o con un residui vetrosi.

Principio di funzionamento

Il processo che è alla base del brevetto è un trattamento di tipo termico con microonde (MTT–Microwave Thermal Treatment) che comporta trasformazione delle fibre di amianto presenti nei RCA (Rifiuti Contenenti Amianto). Tale modifica si basa sulla trasformazione della struttura cristallina fibrosa dell’amianto in una struttura amorfa priva di fibre per effetto dell’elevato campo elettromagnetico a cui sono sottoposte le fibre.

Nel dettaglio il metodo prevede due fasi principali:

  1. Un trattamento di preriscaldamento del materiale contenente amianto in una camera di pre-riscaldamento mediante almeno un bruciatore alimentato da un carburante liquido o gassoso ad una temperatura compresa tra i 900°C e i 1000°C
  2. Un trattamento del MCA in un tamburo con pareti in ceramica con energia a microonde ad una temperatura compresa tra i 1000°C e 1200°C. per almeno 5 minuti con una frequenza compresa tra i 500MHz a 3GHz.

La metodologia di trattamento prevede anche una miscelazione del materiale contenente amianto con additivi alcalini e con scarti di vetro al fine di facilitare il riscaldamento.

Le sperimentazioni

Il processo che è alla base del brevetto è un trattamento di tipo termico con microonde (MTT–Microwave Thermal Treatment) che comporta trasformazione delle fibre di amianto presenti nei RCA (Rifiuti Contenenti Amianto). Tale modifica si basa sulla trasformazione della struttura cristallina fibrosa dell’amianto in una struttura amorfa priva di fibre per effetto dell’elevato campo elettromagnetico a cui sono sottoposte le fibre.

Le sperimentazioni sulla tecnologia state condotte grazie a due progetti europei nell’ambito del Programma FP7-SME della Commissione europea, il progetto di durata biennale AMIANTE (The development of selected hazardous Wastes utilization technologies, based on microwave thermal treatment (MTT) method), coordinato dalla società ATON-HT, che ha permesso di conoscere esaminare nonché diffondere la tecnologia. Un secondo progetto IRCOW (Innovative Strategies for High-Grade Material Recovery from Construction and Demolition Waste), il cui obiettivo principale è stato quello di sviluppare e convalidare soluzioni innovative, tecnologie e prodotti per i recupero di materiali nel settore costruzioni derivanti da costruzione e demolizione tra cui i Materiali Contenenti Amianto, minerali e lana di vetro, mediante la tecnologia Microwave Thermal Treatment (MTT).

Progetto AMIANTE

Gli obiettivi che hanno animato il primo studio (2008-2010) sono concentrati nella definizione delle condizioni ottimali del processo; dunque sono stati valutati i tempi ottimali per la inertizzazione, le frequenze di risonanza e la composizione chimica degli additivi, il processo di riscaldamento e dissipazione del calore del sistema, esecuzione del bilancio di massa utilizzando Crisotilo, Amosite, Crocidolite (Riebeckite), Antofillite, tremolite e actinolite a temperatura di 1000 ° C.

Le sperimentazioni hanno condotto ad individuare come soluzione migliore per il processo necessario per l’inertizzazione un reattore orizzontale ATON HR proprio perché consentiva un continuo mescolamento dell’additivo e una migliore distribuzione dell’additivo nel volume del MCA.

Dalle prove di laboratorio è emerso che il miglior sistema che può trovare un’applicazione commerciale, anche ai fini dell’inertizzazione di più tipologie di rifiuti contenenti amianto, è il reattore ATON HR 300 con il reattore ATON MOS adeguatamente dimensionato. Tale sistema bastato sulla tecnologia MTT ha un vantaggio principale: la possibilità di trattare in loco gli RCA, poiché il reattore può essere istallato su una struttura mobile. Questo consentirebbe di poter trasportare la struttura nei cantieri di smaltimento senza la necessità di eseguire un trasporto verso il sito di stoccaggio ed un eventuale sito di smaltimento.

Grazie ai risultati ottenuti a scala di laboratorio, è stato costruito un prototipo ATON HR 300 e ATON MOS 200 provvisti di sistemi per il controllo e monitoraggio del processo e sono stati eseguiti i test presso Jelgava in Lettonia nell’aprile del 2010, in due container standard da 20 piedi. Durante la fase di test è stato possibile definire, con il sistema realizzato, un trattamento di massimo 450kg/h di RCA.

Progetto IRCOW

Le sperimentazioni svolte per il progetto IRCOW (2012) hanno previsto ulteriori attività volte alla definizione della temperatura ottimale del processo in base alla tipologia di materiale contenente amianto, il tempo minimo per il trattamento, aggiuntivi test sugli additivi ed ulteriori condizioni necessarie al fine di ottimizzare il processo.

Al tal proposito sono dunque stati testati diversi materiali:

  • Terreno contaminato da fibre di amianto e fibre minerali;
  • Lana di roccia con altri rifiuti;
  • Rifiuti derivanti dalla demolizione di pareti contenenti fibre di amianto.

Per eseguire i test di laboratorio sono stati progettati e costruiti 3 reattori di dotati di sensori di temperatura:

  • Reattore ATON 20 di tipo batch per carichi da 2 a 5 kg, dotato di 4 generatori di microonde (3 kW ciascuno con onde magnetiche in continuo);
  • Reattore ATON HR a tamburo per le operazioni in continuo dotato di 4 generatori di microonde (3 kW ciascuno con onde magnetiche in continuo);
  • Reattore ATON MOS 20 per l’abbattimento delle fibre, dotato di 4 generatori a microonde (3 kW ciascuno con onde magnetiche in continuo).

Da questi studi è emersa la possibilità di:

  • Aumentare le quantità trattate (fino a 500 kg/h), pur mantenendo la mobilità dell’impianto;
  • Riprogettare la configurazione degli emettitori a microonde, riducendo in questo modo i consumi di energia elettrica e aumentando l’efficienza;
  • Riprogettare il forno ceramico con soluzioni più performanti e di più semplice realizzazione.
  • Ad oggi è stata quindi individuata come migliore soluzione per un impianto mobile il reattore MDR 500, evoluzione dell’originario HR200 e HR 300.
  • Si prevede dunque che in fase di industrializzazione verrà impiegata la soluzione MDR 500.
  • Nel caso specifico, ai fini della realizzazione di un impianto mobile si prevede di realizzare un impianto (MDR 200) che lavora un quantitativo inferiore di amianto pari a circa 150-250kg/h in base alla tipologia di CER.

Fasi del processo di inertizzazione

Il processo di trattamento degli RCA che arrivano nell’impianto può essere suddiviso in 4 fasi:

  • Pre-trattamento – Ricevimento e preparazione del materiale per il carico
  • Trattamento termico di inertizzazione con microonde
  • Trattamento dei fumi e delle polveri
  • Scarico della materia prima seconda
  • Deposito e trasporto della materia prima seconda

Sistemi di monitoraggio e controllo

L’impianto mobile sarà costituito da un sistema di monitoraggio e controllo costante di tutte le fasi del processo, al fine di prevenire e intervenire in casi di malfunzionamento dello stesso. Il controllo sarà gestito da operatori che avranno un locale predisposto per il monitoraggio e potranno intervenire in remoto dalla sala controllo.

L’impianto mobile sarà dotato del controllo del funzionamento di tutti i macchinari presenti, nonché dei parametri necessari ad espletare il processo, come ad esempio il monitoraggio della temperatura soprattutto durante tutta la fase di trattamento termico.

Per quanto concerne il sistema di abbattimento, saranno inseriti dei sensori per monitoraggio in continuo delle emissioni oltre alla predisposizione di campionamenti periodici.