L’applicazione della tecnologia

delle microonde al trattamento

dell’amianto

Sabrina PortofinoPROT - STP

INTRODUZIONE

L’amianto è presente in Italia in quantità pari a 2 milioni di tonnellate.

E’ stato commercializzato in oltre 3000 prodotti:

69% come fibrocemento

10% come materiale di rivestimento

7% carte e cartoni

3% freni e frizioni

2% prodotti tessili

una frazione minore nelle plastiche rinforzate e nelle resine

INTRODUZIONE

I minerali di amianto contribuiscono alla formazione di diverse patologie cliniche.

La normativa attuale proibisce l’estrazione e la commercializzazione dell’amianto e impone inoltre i prodotti che lo contengono siano smaltiti come rifiuti.

La maggior parte dei rifiuti contenenti amianto è destinata allo smaltimento in discariche di categoria 2C.

Da qui l’esigenza di ricorrere a processi di trattamento, aventi l’obiettivo immediato di trasformare i RCA da tossici a speciali, e consentirne lo smaltimento in discariche di categoria inferiore.

INTRODUZIONE

Lo scopo del presente lavoro è stato quello di mettere a

punto un trattamento di inertizzazione termica in situ

dell’amianto, mediante l’utilizzo di un applicatore

aperto di microonde, trasformandolo in un materiale

innocuo ed eventualmente riutilizzabile.

LE MICROONDE

Le microonde sono onde elettromagnetiche di lunghezza d’onda compresa tra 1 m (300 MHz) e 0,3 mm (1THz); nella maggior parte dei casi, per le applicazioni industriali si utilizza la frequenza 2450 MHz

Le sostanze irraggiate con le microonde possono presentare uno dei seguenti fenomeni: riflessione, trasparenza, assorbimento

Il riscaldamento prodotto dalle microonde è detto dielettrico, ed è inteso come la generazione di calore in materiali a bassa conducibilità elettrica per l’azione di un campo elettrico ad alta frequenza

LE MICROONDE

Perché un substrato possa essere sottoposto alle microonde, deve possedere una struttura molecolare asimmetrica, come nel caso della molecola dell’acqua

Sotto l’influenza di un campo alternato, le molecole dipolari subiscono oscillazioni e, a causa di attriti, trasformano l’energia assorbita in energia termica

Le molecole di tali substrati formano dipoli elettrici che, esposti ad un campo elettrico, tendono ad allinearsi con le linee del campo e quindi ad assorbire energia

LE MICROONDE

La permittività di un materiale rappresenta la sua capacità di interagire con un campo elettromagnetico, ovvero di subire riscaldamento dielettrico. Tale grandezza è funzione della natura del materiale, della temperatura e della frequenza associata al campo elettromagnetico.

0,261,204,6Pane

0,0050,012,2Gomma naturale

0,00040,0012,3Polietilene

0,00090,0010,003Ghiaccio

0,1512,078,0Acqua

tan δε’’ε’Materiale

L’AMIANTO

NomeSerie mineralogica

Crisotilo Mg3Si2O5(OH)4 Serpentino

Tremolite Ca2Mg5Si8O22(OH)

Actinolite Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2

Antofillite (Mg, Fe)7Si8O22(OH)2

Amosite (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2

Crocidolite Na2(Mg,Fe)7Si8O22(OH)2Anfiboli

L’AMIANTO

CRISOTILO

CROCIDOLITE

AMOSITE

L’AMIANTO

ScarsaSuscettibilità magnetica

0,003-0,150 MOhm*cm

Resistività

0,27 Kcal/Kg°CCalore specifico

2,5-4 mohsDurezza

2,55*103 Kg/m3Densità

OttimaFlessibilità

1,65*106 Kg/cm2Modulo di Young

3*104 Kg/cm2Resistenza a trazione

VALORECARATTERISTICAIl tipo di amianto più diffuso in Italia è il crisotilo

Il crisotilo è un minerale serpentino con fibrille piuttosto lunghe e di sezione ridotta (0.2-0.5 nm)

Copre da solo il 90% della produzione mondiale

L’AMIANTO

434.68

617.631085.15

2914.85

3688.43

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.34 0.36

Abs

orba

nce

2000 Wavenumbers (cm-1)

960.18

0.26

0.28

0.30

0.32

Spettro FTIR

699.97°C0.7522°C/mg

853.06°C0.8542°C/mg

0.65

Tem

pera

ture

Diff

eren

ce (°

C/m

g)

350 550 750 950 1150

Temperature (°C)Exo Up Universal V3.0G TA Instruments

Analisi termica differenziale (DTA)

L’AMIANTO

0.90

Sample: cartone di amiantoSize: 9.5000 mgMethod: Temperature

DTAFile: C:\TA\Data\DSC\amianto\cartone.001Operator: SabrinaRun Date: 14-May-02 08:40

L’APPLICATORE APERTO

L’APPLICATORE APERTO

Il sistema è costituito da:

• gruppo emettitore di microonde:

3 magnetron da 6 kW a 2,450 GHz

• sistema di aspirazione

• quadro elettrico di potenza e consolle di comando

• sistemi di movimentazione remota

PROVE SPERIMENTALI

PROVE SPERIMENTALI

Misura della temperatura con fibre ottiche

PROVE SPERIMENTALI

12504100G

1000460F

950460E

1000460D

1019260C

1140260B

1150260A

Tmax

(°C)

Distanza della superficie del campione dalla bocca dell’emettitore

(cm)

Potenza

(%)

Prova

15007VariabileN

17004VariabileM

16004VariabileL

R2100I

R260H

Tmax

(°C)

Distanza della superficie del campione dalla bocca dell’emettitore

(cm)

Potenza

(%)

Prova

PROVE SPERIMENTALI

RISULTATI

RISULTATI

434.

6861

7.63

960.

18

1085

.15

2914

.85

3688

.43

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Abso

rban

ce

2000 4000 Wavenumbers (cm-1)

Spettro FTIR

RISULTATI

amianto di partenza

amianto trattato con microonde

0.07

0.08

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

Abs

orba

nce

3000 3500 Wavenumbers (cm-1)

RISULTATI

506.66

839.22

874.22

amianto trattato con microonde

435.47

618.24

958.46

1014.25

1082.07

amianto di partenza

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

Abs

orba

nce

500 1000 Wavenumbers (cm-1)

RISULTATI

PROVE SU STRATI SOVRAPPOSTI

PROVE SU STRATI SOVRAPPOSTI

15007VariabileN

17004VariabileM

16004VariabileL

R2100I

R260H

Tmax

(°C)

Distanza della superficie del campione dalla bocca dell’emettitore

(cm)

Potenza

(%)

Prova

RISULTATI

RISULTATI

CONCLUSIONI

Il trattamento termico dell’amianto crisotilo mediante irraggiamento di microonde promuove la trasformazione del minerale in un materiale inerte

L’applicazione delle microonde consente il rapido riscaldamento del materiale e una conseguente riduzione dei costi energetici associati, rispetto ai metodi convenzionali

La tipologia di applicatore adoperato si presta alla messa a punto di processi di trattamento “in situ”, per l’amianto come per altri rifiuti di difficile gestione