l’applicazione della tecnologia delle microonde al trattamento … · 2004-06-14 · le microonde...
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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
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
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
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
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)
PROVE SU STRATI SOVRAPPOSTI
15007VariabileN
17004VariabileM
16004VariabileL
R2100I
R260H
Tmax
(°C)
Distanza della superficie del campione dalla bocca dell’emettitore
(cm)
Potenza
(%)
Prova
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
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