L’applicazione della tecnologia
delle microonde al trattamento
dell’amianto
Sabrina Portofino
PROT - 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
¾ 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
¾ Le sostanze irraggiate con le microonde possono
presentare uno dei seguenti fenomeni: riflessione,
trasparenza, assorbimento
¾ 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
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
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 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.
Materiale
ε’
ε’’
tan δ
Acqua
78,0
12,0
0,15
Ghiaccio
0,003 0,001 0,0009
Polietilene
2,3
0,001 0,0004
Gomma naturale
2,2
0,01
0,005
Pane
4,6
1,20
0,26
L’AMIANTO
Serie
mineralogica
Anfiboli
Serpentino
Nome
Crocidolite
Na2(Mg,Fe)7Si8O22(OH)2
Amosite
(Mg,Fe)7Si8O22(OH)2
Antofillite
(Mg, Fe)7Si8O22(OH)2
Actinolite
Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2
Tremolite
Ca2Mg5Si8O22(OH)
Crisotilo
Mg3Si2O5(OH)4
L’AMIANTO
CRISOTILO
CROCIDOLITE
AMOSITE
L’AMIANTO
Il 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
CARATTERISTICA
Resistenza a
trazione
Modulo di Young
Flessibilità
VALORE
3*104 Kg/cm2
1,65*106 Kg/cm2
Ottima
Densità
2,55*103 Kg/m3
Durezza
2,5-4 mohs
Calore specifico
Resistività
Suscettibilità
magnetica
0,27 Kcal/Kg°C
0,003-0,150
MOhm*cm
Scarsa
L’AMIANTO
0.36
434.68
0.34
0.32
0.30
0.28
0.26
960.18
Spettro FTIR
Absorbance
0.24
1085.15
0.22
0.20
0.18
0.16
0.14
3688.43
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
2914.85
2000
Wavenumbers (cm-1)
617.63
L’AMIANT
Analisi termica differenziale (DTA)
Sample: cartone di amianto
Size: 9.5000 mg
Method: Temperature
DTA
0.90
Temperature Difference (°C/mg)
853.06°C
0.8542°C/mg
699.97°C
0.7522°C/mg
0.65
File: C:\TA\Data\DSC\amianto\cartone.001
Operator: Sabrina
Run 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
Tmax
(%)
Distanza della superficie del campione
dalla bocca dell’emettitore
(cm)
A
60
2
1150
B
60
2
1140
C
60
2
1019
D
60
4
1000
E
60
4
950
F
60
4
1000
G
100
4
1250
Prova
Potenza
(°C)
PROVE SPERIMENTALI
Prova
Potenza
Tmax
(%)
Distanza della superficie del campione
dalla bocca dell’emettitore
(cm)
H
60
2
R
I
100
2
R
L
Variabile
4
1600
M
Variabile
4
1700
N
Variabile
7
1500
(°C)
RISULTATI
Spettro FTIR
1085.15
0.8
0.6
0.5
0.4
3688.43
0.3
0.2
0.1
2914.85
Absorbance
0.7
0.0
4000
2000
Wavenumbers (cm-1)
617.63
0.9
960.18
1.0
434.68
RISULTATI
RISULTATI
0.18
0.17
amianto di partenza
0.16
0.15
Absorbance
0.14
0.13
0.12
amianto trattato con microonde
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
3500
Wavenumbers (cm-1)
3000
RISULTATI
0.75
435.47
874.22
0.70
506.66
958.46
0.65
1014.25
0.60
0.55
1082.07
Absorbance
0.50
839.22
618.24
0.45
0.40
0.35
amianto trattato con microonde
0.30
0.25
amianto di partenza
0.20
0.15
1000
Wavenumbers (cm-1)
500
RISULTATI
PROVE SU STRATI
SOVRAPPOSTI
PROVE SU STRATI
SOVRAPPOSTI
Prova
Potenza
Tmax
(%)
Distanza della superficie del campione
dalla bocca dell’emettitore
(cm)
H
60
2
R
I
100
2
R
L
Variabile
4
1600
M
Variabile
4
1700
N
Variabile
7
1500
(°C)
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
