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Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell'Ambiente La ricerca universitaria su “materiali ed ambiente” Gruppo di ricerca: Prof. ssa Luisa Barbieri Dott. ssa Isabella Lancellotti Ing. Fernanda Andreola
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LEGISLAZIONE IN MATERIA D. Lgs. 152/2006 “Norme in materia ambientale” Obiettivo primario promozione dei livelli di qualità della vita umana, da realizzare attraverso la salvaguardia ed il miglioramento delle condizioni dell’ambiente e utilizzazione accorta e razionale delle risorse naturali
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LEGISLAZIONE IN MATERIA D. Lgs. 152/2006 – PARTE QUARTA “Norme in materia di gestione dei rifiuti e di bonifica dei siti inquinati ” GERARCHIA DELLE PRIORITA’ PREVENZIONEDELLAPRODUZIONE DI RIFIUTI RECUPERO DEI RIFIUTI SMALTIMENTODEIRIFIUTI
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RIFIUTI SMALTIMENTO RECUPERO RIUTILIZZO RICICLO OBIETTIVI DELLA RICERCA
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PRINCIPALI TEMATICHE DI RICERCA 1.Inertizzazione, recupero e valorizzazione di rifiuti e/o scarti di lavorazione di natura inorganica 2.Formulazione e realizzazione di materiali ceramici, vetrosi e vetroceramici alternativi e/o competitivi a quelli disponibili sul mercato a partire da residui e rifiuti 3.Estrazione di componenti di rilevante interesse economico da rifiuti e/o prodotti di scarto con metodi chimici e/o fisici 4. Valutazione del ciclo di vita (Life Cycle Assessment) dei materiali non degradabili nel sistema ambiente-attività economiche
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CENERI DI CARBONE CENERI DI INCENERITORE CENERI DI ACCIAIERIA ROTTAME VETRO DA RD VETRO DA RAEE FANGHI CERAMICI (SMALTATURA, LEVIGATURA) CALCE ESAUSTA ACQUE REFLUE FANGHI DI CROMATURA MAT. CONTENENTE AMIANTO RESIDUI A BASE DI OSS. MET. VETRI / VETRO-CERAMICI FIBRE DI VETRO FRITTE VETRO SCHIUMA PER SINTERIZZAZIONE CERAMICI TRADIZIONALI COMPOSITI CEMENTO VALORIZZAZIONE DI RIFIUTI A BASE DI OSSIDI INORGANICI A BASE DI OSSIDI INORGANICI PER VETRIFICAZIONE PER CALCINAZIONE PER TERMOSPRUZZATURA PIGMENTI
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Il processo di vetrificazione è basato sul riscaldamento ad alte temperature (1200-1700°C) di materie prime (carbonati, ossidi,etc.) in grado di dare un prodotto fuso che, sottoposto ad un rapido raffreddamento, produce un vetro Nel caso in cui si parta da residui pericolosi il processo conduce alla formazione di un monolite amorfo in grado di immobilizzare elementi pericolosi all’interno della matrice VANTAGGI riduzione volume, inertizzazione metalli pesanti (riduzione lisciviazione), composizione costante ed omogenea APPLICAZIONI smalti, vetri/vetroceramici, fibre, granulati per sottofondo stradale
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VETRO VETRO = materiale che non presenta picchi quando sottoposto a diffrazione a raggi X su polveri e che presenta una particolare temperatura di trasformazione, chiamata temperatura di transizione vetrosa (T g ) che si evidenzia sottoponendo il vetro a riscaldamento o raffreddamento e misurando corrispondentemente la variazione di alcune proprietà termodinamiche come densità, coefficiente di dilatazione lineare, volume specifico, entalpia
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vetro di silice ordine solo a corto raggio quarzo / cristobalite ordine a corto e lungo raggio - cristallo Si O Struttura del vetro
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vetro di silice vetro silico-sodico ossigeno pontante ossigeno non pontante EFFETTO DEGLI OSSIDI SULLE PROPRIETA’
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Materiali inorganici compositi vetrocristallini (cristalli di diametro medio dell'ordine di 0,1-10 m e presenti per il 50-95% in volume) con microstruttura e proprietà determinate, funzione della composizione chimica originale e delle successive applicazioni del materiale. La loro origine risale al 1957, anno di presentazione commerciale del Pyroceram brevettato dalla Corning Interessanti scientificamente e tecnologicamente grazie alle proprietà ed ai molteplici campi applicativi (da medicina, ottica, elettronica, usi domestici, etc… fino ad utilizzo come materiale da costruzione, rivestimenti e pavimenti, e come matrice per l'isolamento di residui radioattivi ed industriali grazie alla bassa velocità di lisciviazione e all'alta stabilità chimica)
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APPLICAZIONI MATERIALI VETROCERAMICI
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Si ottengono con i tradizionali metodi di fusione e formatura adottati nell’industria vetraria (vetrificazione) e sottoponendo il vetro successivamente così ottenuto ad un ciclo termico di cristallizzazione (devetrificazione)
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SINTERIZZAZIONE Processo di densificazione, mediante il quale da un compatto di polvere sottoposto ad un trattamento termico si ottiene un materiale solido ad alto grado di compattezza Durante la sinterizzazione avvengono una serie di trasformazioni fisiche, chimiche e strutturali derivate dall'aggregazione delle particelle e dell'ingrossamento dei grani, che comportano aumento della densità, della resistenza meccanica e diminuzione della porosità
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VANTAGGI Riduzione volume, materiali compatti, inertizzazione dei metalli pesanti (riduzione lisciviazione) APPLICAZIONI Ceramici, vetroceramici, granulati per sottofondo stradale SINTERIZZAZIONE
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APPROCCIO SCIENTIFICO Raccolta ed elaborazione dati ed informazioni atte a definire lo stato dell’arte del rifiuto (tipologia, diffusione, quantitativi, tecniche di riciclaggio….) Analisi del quadro normativo Caratterizzazione del rifiuto (chimica, mineralogica, morfologica, granulometrica, termica…) Individuazione della tecnologia atta a valorizzare e recuperare il rifiuto in base alle competenze acquisite (vetrificazione/devetrificazione, sinterizzazione…) Valutazione dell’applicazione e della messa a punto di eventuali pre-trattamenti Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di materiali ecocompatibili con valore aggiunto
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CRITERI PER PROGETTARE UN RICICLO Caratterizzazione dei residui/scarti Valutazione del rapporto quantità introdotta/effetto Verifica della qualità e resa produttiva Criterio della sicurezza di fabbricazione FATTORI CONDIZIONANTI Natura del residuo Caratteristiche del prodotto finito Ciclo produttivo Materie prime
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