Thèses sur le sujet « Recupero di materia »

2011 - 2012
The enhancing waste productions, the change in its composition along with the widespread awareness of environmental issues have increased the technical interest towards the implementation of suitable waste management strategies. Aim of these strategies is the minimization of waste amount and hazardousness as well as the identification of correct treatment and disposal systems, reducing the environmental impact and enhancing the recovery of materials and energy. The implementation of an integrated waste management system represents the most suitable option to enhance waste recovery, thus reducing landfill disposal. In this context, the characterization of the materials subjected to recovery activities is a fundamental phase, because of the potential health and environmental risk connected to the reintroduction, in the cycle of matter, of waste substances, which are potentially harmful. Into consideration of these problems, the research was aimed at: identifying innovative methods for material recovery from waste; studying and promoting the implementation of the most appropriate characterization procedures, in order to minimize the risk associated with the products of recovery activities. According to the different characteristics of waste, the experimental activity was carried out with reference to two different matrixes: a source sorted cellulosic material; an organic fraction coming from the mechanical selection of unsorted waste. The identification of non-conventional recovery solutions is, indeed, particularly interesting, for both cellulosic material and mechanically sorted organic waste. In the former case, the reason is related to the uncertain prospects of the pulp market, so that its use for litter production was proposed. On the other hand, the possible use of the mechanically selected organic fraction represents one of the most important issues due to the its high content of impurities, which limits its recovery. For this matrix, the use as landfill daily cover material was proposed. [edited by author]
XI n.s.

Il presente lavoro di tesi è stato svolto in collaborazione con la società di consulenza SMA S.r.l. e fa parte di uno studio per la valutazione dell’impatto di processi di produzione di piastrelle ceramiche su alcuni temi ambientali. In particolare, la tesi concerne il confronto tra gli impatti prima e dopo l’implementazione di alcune migliorie di processo e impiantistiche. La tesi analizza, attraverso il metodo Life Cycle Assessment (LCA), gli impatti di quattro scenari di gestione del materiale di scarto “polveri da ceramica cotta” (denominato “polverino”), generato in fase di squadratura delle piastrelle. Gli scenari sono: recupero interno (scenari ante e post-operam), smaltimento in discarica e recupero presso un'azienda ceramica terza. Su otto dei nove temi ambientali analizzati, i risultati mostrano che i tre scenari di recupero del polverino hanno impatti di almeno un ordine di grandezza inferiore rispetto allo scenario di smaltimento. Confermando ancora una volta la correttezza dell’approccio dell’economia circolare, lo studio evidenzia come il recupero della materia prima-seconda e l’evitato sfruttamento di materia prima vergine comporti una significativa riduzione del carico ambientale. Unica eccezione a questo risultato è il potenziale di emissione di particolato in atmosfera in cui lo scenario di smaltimento presenta un impatto inferiore ai tre scenari di recupero. Siccome l’LCA non prevede il confronto con soglie di accettabilità, si è effettuata una valutazione della dispersione in atmosfera del polverino per verificare eventuali superamenti dei valori soglia di esposizione con il software WinDimula 3.0, messo a disposizione dalla società SERVIN S.r.l. In merito alla dispersione delle polveri, i miglioramenti impiantistici dello scenario post-operam permettono il rispetto delle soglie al contrario dello scenario ante-operam, dove è stato invece riscontrato un superamento dei limiti di esposizione occupazionale raccomandati a livello internazionale.

Questo studio di tesi magistrale nasce dall’esigenza di contrastare il fenomeno dell’eutrofizzazione, accelerato dalla presenza di azoto ammoniacale (NH4+-N) nei fiumi e nei laghi. I processi biologici utilizzati per rimuovere l’ammonio dalle acque, ossidandolo a N2, sono ad alta intensità energetica e hanno difficoltà a raggiungere le concentrazioni di effluenti richieste inferiori a 1 mg∙L-1. Un obiettivo del recupero dell’ammonio è quello di trasformare questo nutriente in altri composti e fertilizzanti a partire da materiali di scarto, riducendo così significativamente la dipendenza dal processo Haber-Bosch per l'ottenimento di ammoniaca e urea, il quale utilizza ogni anno l’1-2 % della fornitura di energia mondiale. L’adsorbimento per scambio ionico è risultato un metodo interessante per la rimozione dell’ammonio dalle acque reflue a bassa concentrazione. Sono stati valutati diversi materiali adsorbenti tramite il confronto tra gli esperimenti riportati in letteratura, ovvero test in batch (isoterme), in continuo (breakthrough) e tramite la rielaborazione dei dati sperimentali con il modello cinetico di Thomas. Le zeoliti naturali e sintetiche, tra cui rispettivamente la Cabasite e la MesoLite, hanno mostrato le migliori proprietà come adsorbenti, ovvero buona capacità di adsorbimento ma soprattutto selettività, abbondanza, basso costo, resistenza a NaOH, resistenza meccanica e a compressione. La rigenerazione rappresenta un grande ostacolo per l’utilizzo del trattamento delle acque reflue a base di zeolite su vasta scala e in modo economicamente fattibile: alternative valide discusse sono lo stripping con membrana e la precipitazione tramite struvite. I possibili futuri candidati come materiali adsorbenti, sui quali si sta focalizzando la letteratura più recente, sono i materiali ceramici e in particolare i compositi di geopolimeri, che vantano proprietà di scambio ionico molto vicine a quelle delle zeoliti, data anche la somiglianza delle loro strutture.

Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione “Guglielmo Marconi” della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna, nel Laboratorio di Innovazione Tecnologica. Le attività svolte si sono focalizzate sulla realizzazione e caratterizzazione di materiali polimerici elettroattivi al fine di sviluppare un prototipo di pavimentazione a recupero energetico, cioè in grado di generare energia elettrica in seguito alla sollecitazione meccanica del passo umano. Questa tecnologia è un idea innovativa e rientra nella più ampia materia dell’Energy Harvesting, cioè lo studio di soluzione alternative in grado di sfruttare fonti di energia che altrimenti andrebbero dissipate, come appunto il calpestio umano.

Lo scopo del presente elaborato di tesi è quello di ottimizzare il recupero, tramite pirogassificazione, delle fibre di carbonio derivanti da scarti e rifiuti di materiali compositi. Inoltre è stato valutato il riutilizzo delle fibre di carbonio riciclate per la produzione di materiali compositi di seconda generazione. Sono stati investigati diversi agenti di sizing per valutare un eventuale miglioramento dell'adesione fibra-matrice. Sulle singole fibre di carbonio riciclate è stata effettuata la caratterizzazione meccanica (prove a trazione) e morfologica (SEM). Inoltre, i materiali compositi realizzati sono stati caratterizzati meccanicamente (prove a trazione, a flessione e DMA), termicamente (TGA, DSC) e morfologicamente (SEM).

Questa tesi riguarda lo studio, la sintesi e la caratterizzazione di campioni geopolimerici sviluppati in laboratorio. Il processo di geopolimerizzazione permette di produrre materiali allumino-silicatici a matrice polimerica, attraverso un trattamento termico a basse temperature (inferiori ai 150-200°C) utilizzando come precursore una polvere reattiva a composizione allumino-silicatica, e come attivatore un materiale alcalino fortemente basico. I geopolimeri sono studiati nel tentativo di trovare una formulazione che, utilizzando anche materiali di scarto, possa offrire sia elevate prestazioni meccaniche (almeno simili a quelle dei materiali attualmente impiegati nell’edilizia), che minor consumo di energia ed emissioni di CO2 più basse, mantenendo tuttavia costi di produzione competitivi. Durante questo lavoro di tesi sono stati studiati e replicati i meccanismi della geosintesi a base di metacaolino, utilizzando prima attivanti di origine commerciale, e poi tramite materiali di scarto: limo residuo da laghi di lavaggio industriale e polvere proveniente dal riciclo di bottiglie di vetro. Per fare ciò, si è resa necessaria la caratterizzazione mineralogica, chimica e microstrutturale di tutti i materiali di partenza e di tutti i geopolimeri sintetizzati, utilizzando strumenti quali la Microscopia Elettronica a Scansione e le microanalisi a raggi X a dispersione di energia (SEM-EDS), la diffrazione a raggi x (X-Ray Diffraction analisys, XRD), dalle quali è stato possibile investigare le fasi minerali presenti nei materiali di partenza, studiare le eventuali fasi cristalline formate dal processo di sintesi, e confermare l’avvenuta reazione di Geopolimerizzazione. In fine, sono state condotte prove meccaniche sui geopolimeri sintetizzati per indagare in via speditiva i valori di cedimento e di resistenza a compressione, tramite prove edometriche e di espansione laterale libera (ELL) allo scopo di completare la caratterizzazione del materiale ottenuto.

Il lavoro di tesi si è incentrato sulla ricerca di metodologie idonee al recupero degli ossidi di Terre Rare dalle lampade fluorescenti dismesse. Nella prima fase si sono eseguite delle analisi granulometriche sui campioni contenenti le polveri fluorescenti provenienti dal trattamento di separazione e triturazione delle lampade fluorescenti. Successivamente è stata eseguita un'analisi per individuare la composizione delle polveri tramite strumentazione WD-XRF ed in seguito è stata effettuata una ricerca economica sulle Terre Rare contenute nelle polveri fluorescenti. Infine si sono ricercate tecniche per il recupero degli ossidi di Terre Rare dalle polveri fluorescenti, concentrandosi in particolar modo sul recupero dell'ossido di Terbio, Ittrio ed Europio.

Si è calcolata la percentuale di metalli rimossi (R%) da fly ash e scarti industriali ceramici sottoposti a vari tipi di leaching con acqua deionizzata, acido solforico (pH1), attacco alcalino (pH14) e trattamento combinato acido-alcalino. Il parametro R è molto importante perché è in grado di fornire un’indicazione riguardo l’effettiva efficacia di un tipo di leaching rispetto ad un altro. Così facendo è possibile valutare la reale fattibilità del recupero di materie prime critiche (secondo la Commissione Europea) da questi rifiuti. Per quanto riguarda il recupero da fly ash, il trattamento con leaching acido si dimostra il più valido per numero di elementi e percentuale di recupero. Tuttavia, anche se il leaching combinato per certi aspetti può sembrare migliore, bisogna anche considerare i costi di lavorazione, che in questo caso aumenterebbero sensibilmente. Per quanto riguarda gli scarti ceramici, è il leaching combinato a mostrare il miglior potenziale di rimozione dei metalli critici, sia in termini di percentuali che per il numero di elementi rimossi.

Il rapporto tra umanità e materia ha plasmato secoli di storia dell’architettura e dell’ars costruendi, mutevole in relazione al tipo di ambiente, della condizione geomorfologica e del genius loci. Sin dalla preistoria l’umanità ha inventato - attraverso empirismi e nuove tecniche - materiali, strumenti e architetture sempre più sofisticati e rispondenti alle esigenze abitative. Nel paesaggio evocativo della «civiltà delle macchine» del XX secolo, avviene un profondo mutamento dell’abitare moderno che scardina e rinnova l’uso razionale e scientifico della materia. I nuovi materiali quali il vetro, i conglomerati cementizi e le leghe metalliche rivoluzioneranno il linguaggio architettonico, introducendo il «mito della leggerezza» e la scissione tra struttura e involucro. Solo con le attuali conoscenze l’umanità è giunta a governare la materia nella sua struttura molecolare; un traguardo che determina la transizione da una «complessità controllata» - in cui l’obiettivo era quello di produrre materiali perfetti, privi di impurità e anisotropie - ad una «complessità gestita», nella quale anisotropie ed impurità vengono progettate appositamente per ottenere prestazioni molto precise che fanno sì che i materiali avanzati assomiglino ai materiali organici naturali per una perfetta sinergia tra organismo ecosostenibile e ambiente. Tra le numerose istanze e campi di sviluppo, la ricerca approfondisce la tematica degli involucri innovativi - Innovative Building Envelope mediante l’applicazione di materiali biopolimerici alla scala edilizia per l’isolamento termico e acustico di organismi ecosostenibili. Si indagano, quindi, le potenzialità di applicazione dei materiali biopolimerici nel settore delle costruzioni, in grado di garantire non solo un processo di dismissione biodegradabile, ma promuovere materiali prodotti da scarti che possano limitare l’utilizzo dei polimeri sintetico-artificiali o comunque, tutti quei materiali altamente inquinanti per l’ambiente e che richiedono un elevato apporto di materia ed energia nell’intero ciclo di vita. L’intento è promuovere il concetto di Material Ecology attraverso la sinergia tra architettura e biologia sperimentando materiali eco-compatibili per il sistema involucro; materiali che all’attualità sono ancora allo stadio di prototipazione ma che costituiscono le fondamenta per una nuova pratica di progettazione integrata e sostenibile in architettura ed in innumerevoli settori penalizzati dall’impiego di risorse non rinnovabili e inquinanti e da processi produttivi e costruttivi obsoleti.

L’attualità del settore tecnologico e le potenzialità dei generatori termoelettrici sono stati il punto di partenza per condurre un approfondimento mirato alla caratterizzazione sperimentale dei 6 moduli a base di bismuto di tellurio e di modello TEG2-126LDT. È stata effettuata un’analisi preliminare dei moduli in modo da comprendere al meglio condizioni operative, potenzialità, proprietà termoelettriche, parametri caratteristici e approfondire il principio di funzionamento della generazione termoelettrica. Per la raccolta dei dati sperimentali è stato allestito un banco prova che si compone di una struttura di supporto, quattro elementi riscaldanti collegati in parallelo per simulare la sorgente di calore, due ventole per il raffreddamento ad aria e Arduino Mega 2560 come sistema di acquisizione delle misure di temperatura e tensione. Le misure di interesse sono state effettuate attraverso il modulo DC0-25V per la tensione generata da ogni modulo in regime di carico disaccoppiato e le termocoppie di tipo “K” per la misura delle temperature sul lato riscaldato e raffreddato del TEG. Il modello di TEG analizzato è impiegato nella conversione di calore alle basse temperature, cioè fino a 200°C a cui corrisponde una tensione a vuoto generata pari a 8.6 V. Sulla base delle curve caratteristiche ottenute è stato calcolato il coefficiente di Seebeck. L’analisi sperimentale è stata approfondita a sua volta ricercando i parametri prestazionali, ossia il valore della figura di merito ZT e dell’efficienza di conversione del calore in potenza elettrica. I risultati ottenuti attestano le scarse efficienze raggiunte dai generatori termoelettrici che attualmente non presentano caratteristiche competitive nella sostituzione dei principali sistemi di produzione dell’energia. Si è ipotizzato infine il funzionamento dei moduli nella condizione più favorevoli, cioè di massima generazione di tensione quando è applicata una differenza di temperatura pari a 170°C.

L’aumento dell’utilizzo della fibra di carbonio in vari settori industriali, grazie alle sue caratteristiche migliori rispetto ai materiali convenzionali, ha provocato un conseguente aumento del numero di scarti prodotti. Il riciclo di materiali compositi è diventato un tema molto importante ma è anche difficile a causa della loro complessa composizione (fibre, matrice e riempitivi), della reticolazione nelle resine termoindurenti e della combinazione di altri materiali. Al giorno d’oggi, la maggior parte degli scarti di fibra di carbonio sono mandati in discarica. Questa è una soluzione insoddisfacente dal punto di vista dell’impatto ambientale, legislativo, della gestione delle risorse e dell’eventuale opportunità economica legata al riciclo degli scarti. Trai i vari metodi di recupero disponibili, si è scelto di utilizzare la pirolisi ed una susseguente fase di post-ossidazione per rimuovere la matrice. Si è svolta una ottimizzazione dei tempi di residenza e delle temperature di questi due processi per ottenere fibre con le migliori superfici e caratteristiche meccaniche finali. Questo lavoro è stato realizzato presso la Lamborghini Automobili.

Le projet de doctorat vise à présenter une nouvelle approche intégrée en support des opérateurs dans la gestion du processus de conception d'interventions de rénovation énergétique et architecturale du patrimoine bâti récent, grâce à l'emploie de solutions technologiques d'enveloppe innovantes. La recherche se fonde sur la collection d'un répertoire sélectionné des solutions architecturales et constructives d'enveloppe, nécessaire pour constituer une base valide sur laquelle étudier des solutions technologiques novatrices pour la réhabilitation énergétique des écoles dans l'après-guerre, en béton armé, généralement préfabriquées. Le projet identifie des processus constructifs éco-durables pour la conception des composants de façade “active”, adaptable et efficace, à assembler à sec, en conformité avec les exigences de performance requises par la réglementation actuelle. La recherche est finalisée à la gestion de l'ensemble du processus, soutenu par des systèmes de relevé géométrique, connectés aux logiciels de programmation paramétrique pour la modélisation des surfaces capables de s'adapter aux différentes morphologies du patrimoine existant. Ces outils informatisés CAO-FAO sont reliés aux machines à contrôle numérique CNC pour la fabrication des éléments de façade “sur mesure”. À démonstration de l'approche innovante proposée, deux possibles solutions d'enveloppes ont présentées, dans la ligne droit des principes de durabilité, comprise comme modularité, rapidité de mise en œuvre, réversibilité, récupération et réutilise des matériaux. En particulier, les solutions innovantes sont réunies par l'application d'une technique basée sur l'assemblage d'éléments préfabriqués, l'adoption d'un pavage hexagonal pour le dessin de la nouvelle surface d'enveloppe, et l'utilisation du même matériau isolant thermique, plastique et inorganique, recyclé, éco-durable, à faible impact environnemental (AAM - Alkali Activated Materials).Les solutions proposées, développées dans les sièges de cotutelle (Université de Bologne, Université Paris-Est) sont envisagées selon un protocole scientifique qui prévoit: conception du système constructif, analyse mécanique et thermique, expérimentation constructive, validation des techniques de mise en œuvre et des performances
The research is aimed at presenting a new integrated approach to aid operators and designers to manage the design process as a whole in refurbishment interventions of recent existing building stock, through the use of innovative technological envelope solutions. The study requires the acquisition of a selection of typological and constructive envelope solutions, as a starting point for the development of design solutions to be used for architectural renovation of schools built after the Second World War, in reinforced concrete and mostly prefabricated. The project identifies sustainable construction processes for the design of “active”, adaptive, efficient and dry assembled envelope components, in accordance with the performance requirements prescribed by current regulations. The purpose of the research is to manage the whole design process with the support of geometrical survey, connected to parametric programming software for modelling surfaces which can be adapted to the morphology of existing buildings. These computerized CAD-CAM tools are connected to CNC machines for “customized” industrialized production. To illustrate this innovative approach, two envelope solutions are proposed, according to the research paradigms and the principles of sustainability, meant as modularity, speed of setup, reversibility, recycling and reuse of materials with low environmental impact. In particular, the innovative solutions have in common the application of a technique based on the assembly of prefabricated components, the adoption of hexagonal patterns for the tessellation of the new surface of the façade, and the use of the same plastic and inorganic, recycled and sustainable, thermal insulation material (AAM-Alkali Activated Materials).The design solutions proposed are developed at the two sites involved in the joint

Lo studio del processo produttivo del riciclo di materiali provenienti da attività di C&D in un impianto di nuova realizzazione, presentato in questa tesi di laurea,è così articolato: nel primo capitolo si analizza la complicata evoluzione della normativa in materia di rifiuti (non solo da C&D) su scala europea e nazionale accennando i provvedimenti legislativi su scala regionale, con particolare riferimento alla Regione Veneto. Si esamineranno, pertanto, le direttive e le decisioni della Comunità Europea che hanno ispirato, a partire dal 1975, i provvedimenti legislativi nazionali, tra cui vale la pena di ricordare il “Decreto Ronchi”, emanato nel febbraio del 1997, l’attuale D.Lgs. 3/4/2006 n.152, e i Decreti Ministeriali di riferimento per la materia di studio, ovvero il D.M. 5/2/1998, riguardante l’individuazione dei rifiuti per cui è possibile procedere al loro trattamento in regime semplificato e l’ancora poco attuato D.M.8/5/2003 n.203, riferito all’utilizzo di materiale riciclato nelle Pubbliche Amministrazioni. Il secondo capitolo definisce, invece, le caratteristiche principali dei rifiuti da C&D, appartenenti alla categoria dei rifiuti inerti, e delinea le odierne problematiche inerenti a tali materiali. A conferma di queste, nella seconda parte del capitolo, sono presentati alcuni dati che fotografano oggettivamente gli scenari attuali in Europa e in Italia in riferimento alla produzione, al recupero e allo smaltimento di questa categoria di rifiuti. In seguito, il terzo capitolo inizia a definire gli aspetti relativi alla realizzazione di un impianto di studio per il riciclo di rifiuti da C&D. In esso si evidenziano le procedure amministrative, gli adempimenti burocratici e in generale tutti gli aspetti inerenti alla gestione dei rifiuti da C&D per l’esecuzione delle attività di recupero e smaltimento previste dal D.Lgs. n.152/2006, così come modificato dal recentissimo D.Lgs. n.4/2008. Il quarto capitolo definisce i termini per poter considerare i rifiuti da C&D trattati in impianto come MPS. L’attenzione è riposta sulla Direttiva 89/106/CEE, che impone obbligatoriamente, dal 01/06/2004, la marcatura CE per tutti i prodotti da costruzione e, quindi, anche per gli aggregati riciclati. Pertanto, in questo capitolo, vengono definite le prove richieste obbligatoriamente dal D.M 11/4/2007 in accordo con la norma europea UNI EN 13242 recante “Aggregati per materiali non legati e legati con leganti idraulici per l'impiego in opere di ingegneria civile e nella costruzione di strade" ed, in conclusione, viene studiata la Circolare n.5205/2005 che dovrebbe dare attuazione nel settore edile, stradale e ambientale al D.M. n.203/2003. Successivamente, il quinto capitolo delinea le caratteristiche principali degli impianti di trattamento per il recupero dei rifiuti da C&D, delineando le principali differenze tra gli impianti fissi e i mobili ed esaminando le diverse fasi del ciclo produttivo, anche in relazione ad un impianto di studio situato nella provincia di Verona. Infine, il sesto capitolo riassume i risultati delle prove di marcatura CE per gli aggregati riciclati prodotti nell’impianto descritto. Tali prove sono state eseguite presso il Laboratorio di Strade della Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Bologna.

The aim of the current research activity is to develop, through suitable forms of re-use and recovery, scrap pneumatic tyres (SPT) in order to manufacture technical innovative products with low environmental impact. The following sectors in particular have been extensively studied: bitumen modified with SPT; sound-proofing panels for the construction industry; synthetic grass for football / rugby fields. Furthermore, the LCA (Life Cycle Assessment) method has been applied in order to evaluate the life cycle of the materials produced from SPT recovery, performed by the firm Ambra Ambiente (Cotignola di Ravenna). Regarding modified bitumen, various mixtures have been prepared, obtained by adding in various percentages powder derived from SPT. Specific laboratory tests have since allowed us to define the product from a chemical, physical and mechanical viewpoint before it is put to use as a road surface. Further laboratory tests have been performed directly upon the road surface itself as to verify its compliance to the relevant laws in effect, and therefore the final work test can be performed. Another important application of SPT regards the study and production of innovative soundproofing material, which is jet applied. Instead of the rigid panels usually used, this particular mixture is infact applied to the surface in a semi-liquid state which solidifies within 48 hours. In such a setting numerous mixtures, with differing percentages of SPT, have been tested that could ensure the soundproofing capacity as set by current laws once put to use. For this reason there have been performed numerous mechanical and acoustic tests in the laboratory and in situ on material that had been applied with the jet technique directly in various apartments. All the acoustic values recorded have found to be beneath the legal limits, which confirms that the material so produced could have important applications in the construction industry. The last application of SPT performed in the present research is its use in the production of synthetic grass for football / rugby fields. The highly constrictive regulation in this area, approved by the Lega Nazionale Dilettanti (LND), has imposed a very precise study of material loaded with SPT derivatives, both from a chemical viewpoint and from that of mechanical performance of the system as a whole. And even in this case it was possible to certify said material and reach product testing. The last part of the research was dedicated to the application of the LCA (Life Cycle Assessment) method for the evaluation the life cycle of the materials produced from SPT recovery, as performed by the firm Ambra Ambiente (Cotignola di Ravenna). Particularly through the use of dedicated software (SimaPro 6.0) it was possible to confirm that the re-use/recovery activity of SPT has overall less impact compared to waste-dumps disposal , which in any case is currently no longer possible due to the entering into effect the Legislative Decree 36/2003. It can therefore be stated that the various applications usable by the aforementioned sectors confirm that SPT is a resource to be valued and that the SPT-derived products studied in this Doctorate show performances that confirm to laws currently in effect. In short, other than the environmental aspects of reduced impact and reduce use of virgin inert material, the activity of SPT-recovery certainly represents a good investment in terms of economic profit.

Il fosforo (P) è una risorsa essenziale e limitata. Tuttavia, l'agricoltura moderna dipende dal fosforo per i fertilizzanti. Le acque reflue municipali (MWW) sono una fonte promettente di P e potrebbero essere utilizzate per il suo recupero a sostituzione del fosforo ottenuto da minerali. Lo scambio ionico e l'adsorbimento rappresentano uno dei processi più promettenti per il recupero del fosfato da MWW. Gli obiettivi di questo progetto sono stati i seguenti: 1. Selezionare un materiale adatto e selettivo verso gli anioni del fosforo. 2. Verificare il comportamento di esso durante cicli di adsorbimento/desorbimento. Il materiale selezionato, un Mg:Fe 3:1 Layered Double Hydroxide (LDH) calcinato, denominato Calcined Pyroaurite ha dato come risultato: un‘alta efficienza di utilizzo (83%), elevata capacità totale (258 mgP gdryresin-1), elevata resa di adsorbimento a fine prova (86%) e buona selettività verso i fosfati. Inoltre, le prestazioni del processo sono risultate stabili durante i 5 cicli di adsorbimento/desorbimento.

Il presente lavoro di tesi si inquadra nell’ambito del recupero e riciclo di materiali multistrato all’interno del progetto EUMERLIN. In questo contesto sono state utilizzate due tecnologie a base di solventi ed additivi sostenibili per separare i materiali multistrato metallizzati contenenti uno strato di alluminio (AL, 20-30%) e vari strati di polietilene (PE, 70-80%): una sfrutta le proprietà di dissoluzione del polietilene da parte del biodiesel, l’altra sfrutta la capacità di delaminazione di un tensioattivo riciclabile mediante aggiunta di CO2, l’ammonio laurato, in grado di separare i diversi strati del materiale. Entrambi i protocolli hanno portato ad un elevato recupero di PE (71-78%) e di AL (19-30%), garantendo un bilancio di massa dei materiali recuperati prossimo al 100%. La purezza dei materiali recuperati è risultata molto elevata: le impurità associate a biodiesel o acido laurico sul PE sono risultate < 1% e < 4% sull’AL. Il recupero del biodiesel e dell’acido laurico è risultato prossimo al 100%. Per entrambi i protocolli, l’analisi SEM-EDS ha evidenziato l’ossidazione superficiale dell’AL recuperato, fenomeno comunque osservato anche per l’AL pre-separazione. Le proprietà meccaniche del PE recuperato a fine dei processi sono risultate statisticamente inferiori rispetto al PE vergine, soprattutto in termini di deformazione elastica. In conclusione, i due protocolli sono risultati equivalenti in termini di bilancio di massa, purezza e caratteristiche dei materiali recuperati.

L'obiettivo della tesi è quello di analizzare statisticamente i dati forniti da TERNA e relativi a prove di laboratorio eseguite da RSE (Ricerca Sistema Energetico) su isolatori prelevati da linee ad alta tensione alternata e continua dopo un certo numero di anni di servizio in presenza di fattori di contaminazione ambientale, al fine di trarre dall’analisi statistica elementi utili a valutare la tenuta dell'isolatore in condizioni ambientali avverse e porre le basi per creare un piano di manutenzione predittiva per mantenere o aumentare l'affidabilità della rete di trasmissione. In particolare nella prima parte la tesi si focalizzerà sull'analisi delle tensioni di scarica con lo scopo di ricavare il tipo di distribuzione statistica che assumono le scariche per ogni isolatore o catena di isolatori in prova. Nella seconda parte la tesi si focalizzerà sull'analisi dei dati provenienti dalla verifica di recupero dell'idrorepellenza con lo scopo di ricavare una legge di interpolazione dei dati.

La certificazione volontaria del contenuto di materiale riciclato e/o recuperato e/o di sottoprodotti presenti in materiali, semi-lavorati o prodotti finiti nasce con lo scopo di valorizzare i prodotti che rispettano determinati standard e requisiti di carattere ambientale. La necessità di certificare prodotti e servizi si colloca nel quadro della sempre più consolidata “Circular Economy”, che ha l’obiettivo di promuovere modelli di produzione e di consumo sostenibili. I prodotti derivanti dal riciclo sono sempre più richiesti dalle Pubbliche Amministrazioni, in quanto il Decreto Legislativo 18 aprile 2016, n. 50 ‘Codice dei contratti pubblici’ ha reso obbligatorio, per tutte le stazioni appaltanti, l’applicazione dei Criteri Ambientali Minimi (CAM). Il presente elaborato di tesi ha avuto l’obiettivo di mettere a punto una procedura automatizzata per la raccolta dei dati e per la compilazione dei documenti necessari per la certificazione volontaria del contenuto di materiale riciclato e/o recuperato e/o di sottoprodotto presente in un materiale, semi-lavorato o prodotto finito. L’elaborato di tesi è organizzato in Capitoli e presenta la seguente struttura: il Capitolo 1 ha scopo introduttivo; il Capitolo 2 fornisce l’inquadramento normativo della certificazione volontaria del contenuto di materiale riciclato e/o recuperato e/o di sottoprodotti presenti in materiali, semi-lavorati o prodotti finiti; il Capitolo 3 illustra i documenti da predisporre per la certificazione volontaria del contenuto di materiale riciclato e gli strumenti software sviluppati durante il lavoro di tesi per la loro compilazione; il Capitolo 4 descrive la procedura automatizzata messa a punto per la compilazione dei documenti per la certificazione volontaria del contenuto di riciclato; il Capitolo 5 illustra l’applicazione della procedura automatizzata ad un caso di studio, dimostrandone la validità; il Capitolo 6 riporta le considerazioni conclusive.

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A seguran?a energ?tica do pa?s e o cont?nuo aumento da demanda de hidrocarbonetos no mundo t?m exigido uma r?pida resposta por parte das ind?strias petrol?feras de forma a que n?o haja interrup??es em seu fornecimento. A utiliza??o do CO2 como subst?ncia capaz de aumentar a recupera??o de hidrocarbonetos em campos de petr?leo ? uma atividade conhecida e de efici?ncia comprovada. Apesar da tecnologia de separa??o e captura de CO2 ser ainda relativamente cara, ? de fundamental import?ncia que as companhias petrol?feras comecem a ter reservas estrat?gicas deste g?s para que tenham capacidade de suprir aumentos de demandas de hidrocarbonetos. Desta forma ser? poss?vel maximizar o tempo de vida ?til dos campos de ?leo, tornando-os mais sustent?veis em termos ambientais e econ?micos. Assim, o presente estudo introduz o conceito in?dito de captura e armazenamento geol?gico din?mico de CO2 - DCCS, que tem como objetivo principal, formar reservat?rios estrat?gicos de CO2, atrav?s da captura do CO2 de fontes emissoras, transporte e respectiva inje??o em reservat?rio, que podem ser r?pida e facilmente utilizados como fonte de CO2 para recupera??o avan?ada de ?leo - EOR em campos maduros de petr?leo. O DCCS tem a fun??o de garantir que n?o ocorram falhas no abastecimento de CO2 em projetos de EOR, n?o comprometendo a viabilidade econ?mica destes. O desenvolvimento de uma metodologia de sele??o de regi?es com potencial para implanta??o de projetos de DCCS ? tamb?m foco deste trabalho. A aplicabilidade do DCCS nos estados brasileiros ? avaliada na disserta??o, segundo esses mecanismos.

Despite significant efforts have been directed toward reducing waste generation and encouraging alternative waste management strategies, landfills still remain the main option for Municipal Solid Waste (MSW) disposal in many countries. Hence, landfills and related impacts on the surroundings are still current issues throughout the world. Actually, the major concerns are related to the potential emissions of leachate and landfill gas into the environment, that pose a threat to public health, surface and groundwater pollution, soil contamination and global warming effects. To ensure environmental protection and enhance landfill sustainability, modern sanitary landfills are equipped with several engineered systems with different functions. For instance, the installation of containment systems, such as bottom liner and multi-layers capping systems, is aimed at reducing leachate seepage and water infiltration into the landfill body as well as gas migration, while eventually mitigating methane emissions through the placement of active oxidation layers (biocovers). Leachate collection and removal systems are designed to minimize water head forming on the bottom section of the landfill and consequent seepages through the liner system. Finally, gas extraction and utilization systems, allow to recover energy from landfill gas while reducing explosion and fire risks associated with methane accumulation, even though much depends on gas collection efficiency achieved in the field (range: 60-90% Spokas et al., 2006; Huitric and Kong, 2006). Hence, impacts on the surrounding environment caused by the polluting substances released from the deposited waste through liquid and gas emissions can be potentially mitigated by a proper design of technical barriers and collection/extraction systems at the landfill site. Nevertheless, the long-term performance of containment systems to limit the landfill emissions is highly uncertain and is strongly dependent on site-specific conditions such as climate, vegetative covers, containment systems, leachate quality and applied stress. Furthermore, the design and operation of leachate collection and treatment systems, of landfill gas extraction and utilization projects, as well as the assessment of appropriate methane reduction strategies (biocovers), require reliable emission forecasts for the assessment of system feasibility and to ensure environmental compliance. To this end, landfill simulation models can represent an useful supporting tool for a better design of leachate/gas collection and treatment systems and can provide valuable information for the evaluation of best options for containment systems depending on their performances under the site-specific conditions. The capability in predicting future emissions levels at a landfill site can also be improved by combining simulation models with field observations at full-scale landfills and/or with experimental studies resembling landfill conditions. Indeed, this kind of data may allow to identify the main parameters and processes governing leachate and gas generation and can provide useful information for model refinement. In view of such need, the present research study was initially addressed to develop a new landfill screening model that, based on simplified mathematical and empirical equations, provides quantitative estimation of leachate and gas production over time, taking into account for site-specific conditions, waste properties and main landfill characteristics and processes. In order to evaluate the applicability of the developed model and the accuracy of emissions forecast, several simulations on four full-scale landfills, currently in operative management stage, were carried out. The results of these case studies showed a good correspondence of leachate estimations with monthly trend observed in the field and revealed that the reliability of model predictions is strongly influenced by the quality of input data. In particular, the initial waste moisture content and the waste compression index, which are usually data not available from a standard characterisation, were identified as the key unknown parameters affecting leachate production. Furthermore, the applicability of the model to closed landfills was evaluated by simulating different alternative capping systems and by comparing the results with those returned by the Hydrological Evaluation of Landfill Performance (HELP), which is the most worldwide used model for comparative analysis of composite liner systems. Despite the simplified approach of the developed model, simulated values of infiltration and leakage rates through the analysed cover systems were in line with those of HELP. However, it should be highlighted that the developed model provides an assessment of leachate and biogas production only from a quantitative point of view. The leachate and biogas composition was indeed not included in the forecast model, as strongly linked to the type of waste that makes the prediction in a screening phase poorly representative of what could be expected in the field. Hence, for a qualitative analysis of leachate and gas emissions over time, a laboratory methodology including different type of lab-scale tests was applied to a particular waste material. Specifically, the research was focused on mechanically biologically treated (MBT) wastes which, after the introduction of the European Landfill Directive 1999/31/EC (European Commission, 1999) that imposes member states to dispose of in landfills only wastes that have been preliminary subjected to treatment, are becoming the main flow waste landfilled in new Italian facilities. However, due to the relatively recent introduction of the MBT plants within the waste management system, very few data on leachate and gas emissions from MBT waste in landfills are available and, hence, the current knowledge mainly results from laboratory studies. Nevertheless, the assessment of the leaching characteristics of MBT materials and the evaluation of how the environmental conditions may affect the heavy metals mobility are still poorly investigated in literature. To gain deeper insight on the fundamental mechanisms governing the constituents release from MBT wastes, several leaching experiments were performed on MBT samples collected from an Italian MBT plant and the experimental results were modelled to obtain information on the long-term leachate emissions. Namely, a combination of experimental leaching tests were performed on fully-characterized MBT waste samples and the effect of different parameters, mainly pH and liquid to solid ratio (L/S,) on the compounds release was investigated by combining pH static-batch test, pH dependent tests and dynamic up-flow column percolation experiments. The obtained results showed that, even though MBT wastes were characterized by relatively high heavy metals content, only a limited amount was actually soluble and thus bioavailable. Furthermore, the information provided by the different tests highlighted the existence of a strong linear correlation between the release pattern of dissolved organic carbon (DOC) and several metals (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn), suggesting that complexation to DOC is the leaching controlling mechanism of these elements. Thus, combining the results of batch and up-flow column percolation tests, partition coefficients between DOC and metals concentration were derived. These data, coupled with a simplified screening model for DOC release, allowed to get a very good prediction of metal release during the experiments and may provide useful indications for the evaluation of long-term emissions from this type of waste in a landfill disposal scenario. In order to complete the study on the MBT waste environmental behaviour, gas emissions from MBT waste were examined by performing different anaerobic tests. The main purpose of this study was to evaluate the potential gas generation capacity of wastes and to assess possible implications on gas generation resulting from the different environmental conditions expected in the field. To this end, anaerobic batch tests were performed at a wide range of water contents (26-43 %w/w up to 75 %w/w on wet weight) and temperatures (from 20-25 °C up to 55 °C) in order to simulate different landfill management options (dry tomb or bioreactor landfills). In nearly all test conditions, a quite long lag-phase was observed (several months) due to the inhibition effects resulting from high concentrations of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia that highlighted a poor stability degree of the analysed material. Furthermore, experimental results showed that the initial waste water content is the key factor limiting the anaerobic biological process. Indeed, when the waste moisture was lower than 32 %w/w the methanogenic microbial activity was completely inhibited. Overall, the obtained results indicated that the operative conditions drastically affect the gas generation from MBT waste, in terms of both gas yield and generation rate. This suggests that particular caution should be paid when using the results of lab-scale tests for the evaluation of long-term behaviour expected in the field, where the boundary conditions change continuously and vary significantly depending on the climate, the landfill operative management strategies in place (e.g. leachate recirculation, waste disposal methods), the hydraulic characteristics of buried waste, the presence and type of temporary and final cover systems.

Thanks to European environmental rules and regulations establishment, waste recycling has become a more and more relevant problematic. For manufacturing plants, especially those producing hazardous wastes, expenses linked to waste production have drastically increased over the last decades. In the proposed work, various hazardous and non-hazardous wastes, among: soda-lime and borosilicate glass cullet, cathode ray tubes glass, exhausted lime from fume abatement systems residues, sludge and slags from ferrous and non-ferrous metallurgy, and pre-stabilized municipal solid waste incinerators ashes are used to elaborate several compositions of glass-ceramics. High-temperature treatment (minimum 800 °C) associated to a Direct Sintering process (30 min) was an efficient way to stabilize chemically the final products. The impact of each waste on the final product’s mechanical properties was studied, but also their synergies between each other, when mixed together. Statistic mixture designs enabled to develop interesting products for modern building applications, such as porous tiles and lightweight panels destined to insulation, with a purpose of fulfilling multifunctional properties.
Grazie alle regole e normative ambientali europee istituite, il riciclaggio dei rifiuti è diventato una problematica sempre più rilevante. Per gli impianti di produzione, in particolare quelli che producono rifiuti pericolosi, le spese connesse allo smaltimento sono drasticamente aumentate negli ultimi decenni. Nel lavoro proposto, vari rifiuti, pericolosi o no, vengono utilizzati per elaborare diverse composizioni di vetroceramiche. Si distinguono rottami di vetro della produzione di finestre, di contenitori farmaceutici e di tubi catodici. I rifiuti non vetrosi invece sono calce esausta da residui di sistemi di filtrazione di fumi, scorie metallurgiche da leghe ferrose e non e ceneri da inceneritori. E' presentata nel presente lavoro la ricerca di un metodo di trattamento ad alta temperatura (minima 800 ° C) efficace per stabilizzare chimicamente il prodotto finale, tramite i diversi processi di sinterizzazione diretta, sinter-cristallizzazione e vetrificazione. Sono stati studiati gli effetti di ogni rifiuto sulle proprietà meccaniche del prodotto finale, ma anche le nuove funzionalità ottenute attraverso le sinergie risultanti dalla loro miscela. Miscele calibrate hanno permesso di sviluppare prodotti interessanti per applicazioni edilizie moderne, come le piastrelle porose e pannelli leggeri destinati all’isolamento.

Oggetto di studio della presente tesi di dottorato è stato il processo di digestione anaerobica ad umido di reflui zootecnici e FORSU, trattati da soli o in codigestione, in reattori tipo batch o alimentati in semi-continuo, ed il loro accoppiamento con una cella a combustibile a carbonati fusi. In particolare sono stati studiati gli effetti di alcuni parametri operativi come la temperatura, il ph iniziale o controllato durante l'acidogenesi, il contenuto in solidi, il carico organico ed il tempo di ritenzione idraulica sulla qualità e quantità di biogas prodotta. Particolare attenzione è stata data allo sviluppo di VFA ed alla produzione di idrogeno, metano ed idrogeno solforato al variare delle condizioni adottate. Infine, è stato fatto un bilancio energetico di massima sui migliori casi ottenuti per valutare la convenienza del processo di digestione anaerobica di reflui zootecnici e FORSU in semicontinuo a singolo stadio o in doppio stadio

La ricerca si propone di analizzare il riuso di elementi scultorei altomedievali e il recupero del loro linguaggio formale in Toscana e Abruzzo tra XI e XIV secolo. L’ampia casistica oggetto di questo studio può essere suddivisa in tre grandi categorie di riferimento: casi di autentico spoglio, pseudospolia ed episodi arcaizzanti. In alcuni casi, nuovi cantieri architettonici, infatti, impiegano elementi di spoglio provenienti da arredi liturgici realizzati tra VIII e IX secolo. Accanto a episodi di vero e proprio riuso, è possibile riconoscere casi di pseudospolia, cioè sculture che si fingono elementi di recupero tentando di apparire più antiche di quello che sono e parte di un insieme scomposto in realtà mai esistito. Oltre all’esibizione di spolia autentici o solo apparenti, incontriamo infine sculture e decorazioni architettoniche vivacemente arcaizzanti che recuperano retrospettivamente stilemi e soluzioni altomedievali, rielaborandoli con grande libertà e fantasia.

La disciplina del danno ambientale è stata oggetto di diverse e numerose modifiche nel corso degli anni, sia a livello nazionale che europeo. Regolata in Italia, per la prima volta, dalla L. 349/1986 che, all’art. 18, prevedeva la risarcibilità del danno ambientale indipendentemente dalla violazione di altri diritti individuali come la proprietà privata o la salute. In ambito Europeo il primo intervento si è avuto con l’adozione della Direttiva 2004/35/CE sulla responsabilità ambientale in materia di prevenzione e riparazione del danno ambientale. La Direttiva è stata poi recepita in Italia con il D.Lgs. n. 152/2006, che nella Parte Sesta si occupa puntualmente di responsabilità per inquinamento ambientale. Tuttavia, le principali novità della normativa comunitaria con riferimento al regime di responsabilità per attività inquinanti nei confronti dei beni ambientali, non sono state immediatamente riprese in modo adeguato dalla normativa italiana, motivo per cui sono state emanate due procedure di infrazione nei confronti del Governo italiano che, per correre ai ripari, in un primo momento, ha approvato il D.l. 135/2009 introduttivo di nuovi criteri per il ripristino del danno ambientale e successivamente il legislatore è intervenuto con la Legge n. 97/2013 in materia di misure di risarcimento del danno e in materia di criteri di imputazione delle responsabilità. Tuttavia, l’assetto dei criteri di imputazione delle responsabilità è stato più volte oggetto degli interventi interpretativi della giurisprudenza che hanno delineato un quadro molto più rispondente alle istanze di origine comunitaria e ai principi del diritto europeo. All’interno di questo quadro più ampio si inserisce la questione della Gestione dei rifiuti, anch’essa oggetto di svariate modifiche normative volte sempre di più ad una tutela ambientale maggiore e prioritaria, attraverso metodi e tecniche in grado di ridurre la produzione dei rifiuti, l’introduzione del concetto di riduzione, prevenzione e recupero, riciclo e solo in ultimo lo smaltimento. Ruolo centrale assume in questo ambito l’attribuzione delle relative responsabilità in capo ai vari soggetti che si occupano della gestione dei rifiuti, pertanto nell’ultimo capitolo, si analizzeranno le diverse forme di responsabilità degli stessi e si darà conto dei principali interventi giurisprudenziali e della diverse interpretazioni dottrinali che hanno interessato la materia negli ultimi anni.