IT202100016214A1 - Materiale composito, a base di sostanze plastiche, per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica. - Google Patents
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Description
TITOLO: Materiale composito, a base di sostanze plastiche, per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica.
DESCRIZIONE
CAMPO DELL?INVENZIONE
L?invenzione si colloca nel campo tecnico relativo a materiali inerti per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica, al fine di consentire il recupero del biogas e del percolato dall?ammasso dei rifiuti.
STATO DELL?ARTE
Molto spesso nel passato si ? considerata la ?pericolosit?? di una discarica come proporzionale alla sua capacit? di diffondere liquami (percolati) nel terreno lasciando in secondo ordine l?effetto delle emissioni di biogas. Solo nei tempi pi? recenti si ? approfondita la tematica della captazione e trattamento dei biogas sulla spinta di differenti stimoli: da una parte, la pericolosit? del biogas, dall?altra, il suo potere energetico.
Tali differenti e svariati stimoli hanno incrementato l?interesse nei confronti delle problematiche della captazione del biogas ed hanno conseguentemente sviluppato normative indirizzate alla riduzione e controllo delle emissioni di biogas. Si ? quindi incominciato a formare una diversa concezione progettuale delle discariche atta al maggiore controllo del fenomeno produttivo del biogas ed alla massimizzazione della captazione (Enrico Magnano (2010). Biogas da discarica. EPC libri, Roma, p.496).
Gli impatti ambientali conseguenti alla gestione delle discariche possono essere suddivisi in impatti su piccola scala e su larga scala.
Gli effetti del primo tipo si fanno sentire in prossimit? della discarica (fino a pochi chilometri di distanza) e sono quelli che creano i maggiori problemi di accettazione da parte della popolazione circostante a causa dell'emissione di composti maleodoranti.
Gli impatti su larga scala, invece, sono principalmente legati al contributo determinante che il biogas ha sull'effetto serra, dovuto al rilascio di CO2 e in particolare di CH4 in atmosfera. Tralasciando il tema dell?effetto serra, in cui sono coinvolti molteplici meccanismi concorrenti, la produzione di biogas nelle discariche ? responsabile di diverse problematiche, tra cui si annoverano l'impatto olfattivo; i rischi di incendio ed esplosione; i rischi di asfissia; i rischi di intossicazione; la fitotossicit? e la sinergia di tutti questi effetti (https://www.zero3.cloud/en/problems-representedby-landfill-biogas-in-terms-of-environmental-impact/).
In vista di quanto sopra, ? evidente che una moderna discarica non pu? prescindere dalle problematiche legate alla captazione e gestione del biogas, con l?obiettivo quanto meno di minimizzare le emissioni; consentire il recupero di una fonte di energia rinnovabile; garantire le condizioni di sicurezza in discarica, mediante il controllo dell?infiammabilit? della miscela costituente il biogas.
Oltre che del biogas, la gestione di una discarica prevede anche di mettere in atto appropriati lavori di drenaggio del sottosuolo per evitare il fluire del percolato in falda.
Il D.Lgs. n.36/2003 consolidato al 13/10/2020, relativo alla gestione delle discariche, fornisce (art. 2 lettera m) la pi? recente definizione di percolato, quale ?qualsiasi liquido che si origina prevalentemente dall'infiltrazione di acqua nella massa dei rifiuti o dalla decomposizione degli stessi e che sia emesso da una discarica o contenuto all'interno di essa?.
La discarica pu? essere considerata un vero e proprio reattore biologico all?interno del quale si verificano reazioni tali da produrre una miscela gassosa (il biogas, costituito dal 55% in metano e dal 45% in biossido di carbonio) ed una miscela liquida (il percolato, costituito da un elevato carico di elementi che possono essere considerati nutrienti quali azoto e fosforo, ma anche da sali, idrocarburi e metalli pesanti) (Eva Micheli (2006). Prove di fertirrigazione con percolato da discarica pretrattato con un sistema di bio-stabilizzazione aerobico. Facolt? di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali, Universit? degli studi di Pisa).
I sistemi di captazione e gestione di biogas e percolato infatti fanno parte integrante del disegno progettuale della discarica stessa. Con riferimento alla Figura 1, che rappresenta schematicamente la sezione di un generico impianto, si indicano di seguito gli elementi costruttivi identificabili in una qualsiasi discarica:
a) Terreno di fondazione e sottofondo della discarica
b) Barriera di impermeabilizzazione sul fondo e sui fianchi
c) Sistema di drenaggio del percolato (pozzo di raccolta, rete di captazione, vasca di raccolta)
d) Ammasso dei rifiuti compattati in strati
e) Coperture di interstrato
f) Sistema di captazione del biogas (teste di pozzo, eventuale impianto, rete di captazione, pozzo di captazione)
g) Copertura finale.
Tra i sistemi di captazione del biogas pi? largamente diffusi nelle discariche odierne vi sono i cosiddetti pozzi di captazione verticale. Nella maggior parte dei casi i pozzi vengono trivellati a secco dopo la chiusura della discarica, con diametri variabili (in genere da un minimo di 0,3 m fino ad un massimo di 1 m). Il riempimento del pozzo viene effettuato con un materiale drenante (in genere, la ghiaia), mentre il tratto terminale superiore viene sigillato con materiale impermeabilizzante. All?interno del pozzo viene collocato un tubo di captazione fessurato configurato per la captazione del biogas, che viene cos? raccolto senza essere immesso tal quale in atmosfera data l?alta percentuale di CH4 (gas ad elevato potere serra). Visto il suo elevato potere calorifero, viene generalmente inviato ad un impianto di cogenerazione o ad una torcia di combustione.
Un?altra tipologia di rete di captazione sono i sistemi di captazione orizzontali: questi non costituiscono ostacolo per le operazioni di smaltimento quotidiano dei rifiuti e sono pertanto idonei ad una captazione del biogas effettuata sin dalle prime fasi di vita di una discarica.
I pozzi di captazione verticale integrano spesso due necessit? della discarica: quella di captare il biogas e quella di gestire il percolato, rientrando pertanto anche nella categoria anzidetta dei sistemi di drenaggio del percolato (c): l?acqua proveniente da precipitazioni e dall?umidit? del rifiuto, una volta raggiunta la saturazione nei rifiuti, che non viene eliminata dall?evapotraspirazione o dal ruscellamento superficiale, inizia a produrre percolato che deve essere smaltito.
I sistemi di drenaggio del percolato comprendono generalmente i seguenti elementi:
- Strato drenante disposto sul fondo della discarica: ha la funzione di captare e convogliare il percolato nei collettori; nella pratica pi? comune il materiale drenante ? la ghiaia. In alternativa al materiale naturale, lo strato drenante pu? essere realizzato per mezzo di georeti. Questo strato si trova generalmente al di sopra dello strato di barriera per l?impermeabilizzante del fondo e dei fianchi (b).
- Rete di tubazioni: alloggiata all?interno dello strato drenante, permette di raccogliere e allontanare rapidamente il percolato fuori della discarica. I tubi sono generalmente tubazioni fessurate in HDPE.
- Sistema di drenaggi verticali: si sviluppano per l?intera altezza del deposito e hanno la funzione di costituire delle vie preferenziali per il movimento del percolato dagli strati di rifiuti sovrastanti verso il fondo della discarica. Il sistema di drenaggio viene completato da pozzi verticali costituiti da un rivestimento laterale e riempiti di materiale drenante (ghiaia) nella quale viene inserito un tubo in polietilene rigido fessurato, allo scopo di captare contemporaneamente anche il biogas.
- Pozzetti di raccolta finale: il percolato in arrivo dagli strati di drenaggio viene recapitato in appositi pozzetti di raccolta, da cui viene allontanato per gravit? o pompaggio. (Filippo Dal Pastro (2011). Captazione di biogas da discarica: analisi del biogas e scelta impiantistica ottimale. Dipartimento di Principi e Impianti di Ingegneria Chimica, Universit? degli studi di Padova).
Il percolato raccolto pu? essere convogliato in una vasca di decantazione e quindi inviato per il trattamento ad un impianto di depurazione, che pu? essere interno od esterno al corpo discarica.
Come risulta evidente dalle informazioni sin qui date, la ghiaia - quale materiale drenante - ? un elemento di notevole importanza e di largo utilizzo nelle discariche. La tipologia pi? comunemente utilizzata di ghiaia ? la cosiddetta ?ghiaia di cava? un materiale vergine che deve avere (per le finalit? in discarica) un basso contenuto percentuale di carbonati, calcari, dolomie, evaporiti o rocce solfatiche.
Problema della tecnica nota
La ghiaia ? un materiale costoso, che ha un impatto economico notevole sulla gestione generale della discarica: deve essere estratta da cave di inerti silicei e successivamente trasportata all?impianto, con impiego di risorse notevoli da parte dei gestori.
La scelta della ghiaia idonea alla coltivazione ed alla gestione della discarica non ? da sottovalutare: la selezione di un materiale eccessivamente calcareo pu? portare a fenomeni di cementificazione della ghiaia, con conseguente perdita delle capacit? drenanti.
La ghiaia, inoltre, ? un materiale vergine che si forma naturalmente attraverso un lungo processo derivante dalla frantumazione della roccia compatta della pietra; i frammenti formatisi, subiscono poi un?azione meccanica abrasiva da parte di acqua e ghiaccio, con conseguente arrotondamento degli spigoli e dei bordi. La ghiaia ? per altro un materiale altamente richiesto, impiegato anche in altre applicazioni industriali, come la realizzazione di asfalti e calcestruzzi; ripascimenti spiagge; asfalti drenanti; inerti per prefabbricati; inerti per bonifiche ambientali.
Tutto ci?, oltre a disincentivare una gestione agile e corretta della discarica, concorre negativamente ad un obiettivo di economia circolare.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE
La Richiedente ha ora individuato una composizione per realizzare un materiale composito idoneo a sostituire in tutto o in parte la comune ghiaia di cava impiegata attualmente nelle discariche.
Oggetto della presente invenzione ? quindi un materiale composito, per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica, comprendente:
a) almeno un materiale termoplastico;
b) opzionalmente, un materiale plastico accoppiato in multistrato; e
c) sabbia, in concentrazione ?16% in peso sul peso totale della composizione.
Ulteriore oggetto della presente invenzione sono un processo per la produzione del materiale composito e gli usi a cui il materiale composito ? destinato.
Vantaggi dell?invenzione
Il reimpiego dei materiali plastici non pi? utilizzabili, o non pi? riciclabili, pu? trovare applicazione in ambiente di discarica in sostituzione della materia prima ?ghiaia di cava?, oggi utilizzata per il drenaggio del biogas e del percolato all?interno del corpo rifiuti.
Questa soluzione si propone come un?alternativa equivalente alla ghiaia naturale attualmente utilizzata, in termini di efficienza.
Si noti che il materiale composito ha effetto drenante non in virt? di porosit? del materiale, ma grazie agli interstizi che si creano dalla disposizione disordinata delle varie pezzature del materiale in siti di discarica.
Il materiale composito secondo l?invenzione garantisce i seguenti vantaggi:
- ha costi pi? contenuti;
- consente il riciclo di materiali plastici, che in questo modo possono avere una seconda vita utile. Tale re-impiego supporta i gestori delle discariche in un?ottica di Economia Circolare;
- consente di realizzare impianti produttivi in prossimit? dei punti di impiego, dove per altro la materia prima (la plastica) ? direttamente selezionabile. Questo consente di non far transitare la materia prima (ghiaia) su lunghi percorsi ai fini dell?approvvigionamento;
- consente di ridurre o eliminare l?impiego di ghiaia all?interno dei siti di discarica, con vantaggi da un punto di vista dei costi oltre che di preservazione della materia prima vergine.
DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Figura 1: sezione di una comune discarica, da cui sono visibili i diversi strati funzionali di cui ? costituita, nonch? i sistemi di captazione del biogas e del percolato.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE
Definizioni
Di seguito verranno date alcune definizioni utili all?interpretazione del testo, negli scopi dell?invenzione.
Per discarica o sito di discarica si intende preferibilmente una discarica di rifiuti speciali non pericolosi.
Per materiale composito si intende un sistema costituito da due o pi? fasi eterogenee, identificabili come una fase continua, o ?matrice?, ed una fase discontinua, dispersa.
Per materiale termoplastico, si intende un materiale plastico che reagisce al calore rammollendo ed acquisendo una malleabilit? che ne permette la modellazione per formare prodotti finiti. Con il raffreddamento, il materiale termoplastico torna ad acquisire rigidit? e, se puro, il processo di rammollimento e raffreddamento pu? essere ripetuto pi? volte senza alterazioni delle propriet? materiali.
Per plastica o materiale plastico vergine, si intende il polimero prodotto direttamente da una materia prima petrolchimica, come il gas naturale o il petrolio greggio, che non ? mai stata utilizzata prima.
Per punto o temperatura di rammollimento si intende lo stato termodinamico in corrispondenza del quale un materiale che non abbia un punto di fusione definito (ad esempio un materiale plastico) comincia a modificare il proprio stato di aggregazione da solido a fluido.
Per materiale plastico accoppiato in multistrato si intende un materiale composito comprendente una pluralit? di strati sovrapposti, in cui i suddetti strati sono costituiti da eteropolimeri plastici come poliolefine e poliesteri o derivati degli stessi. A titolo esemplificativo, polimeri comunemente usati per la realizzazione di accoppiati multistrato sono il polietilene (PE), l?etinilvinil alcol (EVOH), il polietilentereftalato (PET). I materiali plastici accoppiati in multistrato comprendono talvolta strati intermedi con funzione di adesivi o di legame (come, per esempio, strati costituiti da etilenvinil acetato (EVA)); con funzione barriera (come gli strati di metallizzazione o EVOH); funzione colorante (come gli strati a base di TiO2). Gli strati intermedi costituiscono solo una piccola parte in peso del peso totale del materiale composito, generalmente < 1% in peso. Come tali, i materiali plastici accoppiati in multistrato sono difficilmente riciclabili poich? non esistono tecnologie di facile impiego per la decostruzione post-industriale del multistrato in polimeri ?puri? riciclabili separatamente. Generalmente, un materiale plastico accoppiato in multistrato ? in forma di film, con uno spessore variabile (15-500 ?m). A titolo esemplificativo e non limitativo, materiali plastici accoppiati in multistrato sono tipicamente utilizzati nell?industria alimentare per la realizzazione di confezioni o sacchetti.
Per sabbia (detta anche rena), si intende una roccia sedimentaria clastica sciolta, proveniente dall'erosione di altre rocce, tra le quali l'arenaria (roccia sedimentaria).
Per drenaggio si intende un elemento stratificato di un sito di discarica, comprendente almeno uno strato in materiale drenante, funzionale a convogliare il percolato ed il biogas nei collettori (o pozzetti di raccolta finale). Lo strato in materiale drenante si trova preferibilmente al di sopra di uno strato impermeabilizzante o protettivo, con l?interposizione di uno strato di separazione; lo strato di separazione ha lo scopo di proteggere lo strato protettivo dalle azioni di taglio e deformazione del materiale drenante stesso (in genere, ghiaia).
Per riempimento si intende, in un sito di discarica, uno strato di materiale inerte impiegato per colmare i vuoti dello scavo, per rialzare il piano di una zona di terreno, per livellare zone depresse, ecc. Nelle discariche, il riempimento pu? essere utilizzato nella realizzazione di pozzi verticali per la captazione del biogas e del percolato; nella realizzazione di strati di impermeabilizzazione di fondo e/o pareti; nella realizzazione degli strati di drenaggio interni al corpo discarica.
Per coltivazione di una discarica si intende la deposizione di strati successivi di rifiuti e strati funzionali (come quelli di drenaggio, di copertura o di impermeabilizzazione).
Per copertura di una discarica si intende un elemento stratificato di una discarica, generalmente posizionato a livello superficiale e funzionale ad isolare i rifiuti dall?ambiente esterno; minimizzare le infiltrazioni di acqua; stabilizzare la discarica per prevenire erosioni o assestamenti.
Composizione del materiale composito
In relazione al materiale composito oggetto della presente invenzione, il materiale termoplastico rappresenta la matrice o la fase continua del sistema, mentre la sabbia, ed opzionalmente, il materiale plastico accoppiato in multistrato, costituiscono la fase dispersa.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il materiale termoplastico comprende o ? costituito da polietilene (PE), polivinilcloruro (PVC), polietilentereftalato (PET) o polipropilene (PP).
Preferibilmente, il polietilene ? scelto nel gruppo costituito da: polietilene ad alta densit? (HDPE), polietilene a bassa densit? (LDPE) e miscele dei precedenti (per esempio, una miscela LDPE e HDPE in rapporto 30/70).
Preferibilmente, il materiale termoplastico ? contenuto nel materiale composito in concentrazioni comprese tra 40% e 83% in peso sul peso totale del materiale (p/p), preferibilmente tra 60% e 83% (p/p), preferibilmente tra 65% e 83% (p/p), preferibilmente tra 68% e 81% (p/p), preferibilmente tra 68% e 78% (p/p), preferibilmente tra 70% e 75% (p/p), preferibilmente pari a 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75% (p/p).
Secondo una forma di realizzazione preferita, il materiale composito comprende materiale termoplastico non-vergine.
Come accennato in precedenza, il materiale composito comprende sabbia in concentrazioni almeno pari o superiori al 16% in peso sul peso totale del materiale composito. La Richiedente ritiene che la sabbia, dalla suddetta concentrazione minima in poi, conferisca rigidit? e forza alla matrice di materiale termoplastico del materiale composito dell?invenzione.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la sabbia ? contenuta in concentrazione compresa tra 16% e 60% in peso, sul peso totale del materiale composito (p/p), preferibilmente tra 16% e 50% (p/p), preferibilmente tra 16% e 40% (p/p), preferibilmente tra 16% e 35% (p/p), preferibilmente tra 16% e 30% (p/p), preferibilmente tra 16% e 26% (p/p), preferibilmente pari a 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26% (p/p).
Si noti che la sabbia idonea agli scopi dell?invenzione ha un diametro medio compreso tra 0,063 mm e 16 mm, preferibilmente tra 0,8 mm e 14 mm, preferibilmente tra 0,9 mm e 12 mm, preferibilmente tra 1 mm e 10 mm, preferibilmente tra 3 e 10 mm.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il materiale composito comprende anche un materiale plastico accoppiato in multistrato. Come accennato in precedenza, tale materiale plastico accoppiato in multistrato ?, alla stregua della sabbia, un elemento disperso nella matrice di materiale termoplastico.
In particolare, la Richiedente ritiene che il materiale plastico accoppiato in multistrato, rimanendo parzialmente o totalmente immiscibile con la matrice plastica, acquisisca il ruolo di una fibra rinforzante, concorrendo all?aumento della resistenza complessiva del materiale composito.
Al momento della preparazione del materiale composito, ? infatti importante triturare il materiale plastico accoppiato in multistrato con una pezzatura maggiore rispetto a quella del materiale termoplastico, preferibilmente non superiore a 25 mm, affinch? il primo conferisca forza fibrosa al secondo.
Preferibilmente, il materiale composito comprende il materiale plastico accoppiato in multistrato in concentrazione compresa tra 0% e 20% in peso, sul peso totale del materiale composito (p/p), preferibilmente tra 2% e 15% (p/p), preferibilmente tra 4% e 10% (p/p), preferibilmente pari a 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10% (p/p).
Secondo una forma di realizzazione preferita, il materiale composito comprende materiale plastico accoppiato in multistrato quando il materiale termoplastico ? polietilene (PE). Preferibilmente, in questa forma di realizzazione, il polietilene da combinarsi con il materiale plastico accoppiato in multistrato ? una miscela di polietilene ad alta densit? (HDPE) e polietilene a bassa densit? (LDPE).
Preferibilmente, il materiale composito comprende ulteriormente degli additivi utili a conferire propriet? aggiuntive al materiale composito dell?invenzione.
Gli additivi sono preferibilmente contenuti nel materiale composito dell?invenzione in concentrazione compresa tra 1,5% e 4% in peso sul peso totale del materiale composito (p/p), preferibilmente tra 2% e 4% (p/p), preferibilmente pari a 2, 3, 4% (p/p).
Tra gli additivi idonei negli scopi dell?invenzione si annoverano quelli noti al tecnico del settore, come ad esempio ritardanti di fiamma; antiossidanti; anti-UV; compatibilizzanti.
Si noti che il materiale composito ha una temperatura di rammollimento (a pressione atmosferica) superiore a 60?C e preferibilmente inferiore a 100?C; preferibilmente compresa tra 70?C e 95?C.
Considerate le temperature medie che si raggiungono comunemente in un sito di discarica (comprese tra i 50?C e i 60?C), il materiale composito ha quindi le caratteristiche chimico/fisiche idonee ad essere utilizzato per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica, ai fini della captazione del biogas e del percolato.
In una prima forma di realizzazione, il materiale composito comprende preferibilmente
a) polietilentereftalato (PET) in concentrazioni preferibilmente comprese tra 68% e 78% (p/p), preferibilmente tra 70% e 75% (p/p), preferibilmente pari a 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75% (p/p);
c) sabbia in concentrazione compresa tra 18% e 30% (p/p), preferibilmente tra 18% e 26% (p/p), preferibilmente tra 20% e 26% (p/p), preferibilmente pari a 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26 % (p/p);
d) opzionalmente, additivi in concentrazione compresa tra 1,5% e 4% (p/p), preferibilmente tra 2% e 4% (p/p), preferibilmente pari a 2%, 3%, 4% (p/p).
La prima forma di realizzazione ? preferibilmente caratterizzata da una temperatura di rammollimento compresa tra 80?C e 100?C, preferibilmente tra 80?C e 95?C, preferibilmente tra 85?C e 90?C, preferibilmente pari a 85?, 86?, 87?, 88?, 89?, 90?C.
In una seconda forma di realizzazione, il materiale composito comprende preferibilmente
a) polivinilcloruro (PVC) in concentrazioni preferibilmente comprese tra 68% e 78% (p/p), preferibilmente tra 70% e 75% (p/p), preferibilmente pari a 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75% (p/p);
c) sabbia in concentrazione preferibilmente compresa tra 18% e 30% (p/p), preferibilmente tra 18% e 26% (p/p), preferibilmente tra 20% e 26% (p/p), preferibilmente pari a 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26% (p/p);
d) opzionalmente, additivi in concentrazione preferibilmente compresa tra 1,5% e 4% (p/p), preferibilmente tra 2% e 4% (p/p), preferibilmente pari a 2%, 3%, 4% (p/p).
La seconda forma di realizzazione ? preferibilmente caratterizzata da una temperatura di rammollimento compresa tra 75?C e 90?C, preferibilmente compresa tra 75?C e 80?C, preferibilmente pari a 75?, 76?, 77?, 78?, 79?, 80?C.
In una terza forma di realizzazione, il materiale composito comprende preferibilmente
a) polietilene (PE) in concentrazioni preferibilmente comprese tra 68% e 78% (p/p), preferibilmente tra 70% e 75% (p/p), preferibilmente pari a 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75% (p/p).
b) materiale plastico accoppiato in multistrato in concentrazione preferibilmente compresa tra 4% e 15% (p/p), preferibilmente tra 4% e 10% (p/p), preferibilmente tra 6% e 10% (p/p), preferibilmente paro a 7%, 8%, 9% e 10% (p/p).
c) sabbia in concentrazione preferibilmente compresa tra 16% e 26% (p/p), preferibilmente tra 16% e 20% (p/p), preferibilmente pari a 16%, 17%, 18%, 19%, 20% (p/p);
d) opzionalmente, additivi in concentrazione preferibilmente compresa tra 1,5% e 4% (p/p), preferibilmente tra 2% e 4% (p/p), preferibilmente pari a 2%, 3%, 4% (p/p).
Si noti che, preferibilmente, il materiale plastico accoppiato in multistrato comprende i seguenti strati: carta, polietilene, alluminio, uniti insieme da un film di polietilene. Preferibilmente, il multistrato comprende i sopra citati materiali nelle seguenti percentuali: 75% circa in peso di carta, 20% circa in peso di polietilene e 5% circa in peso di alluminio.
La terza forma di realizzazione ? preferibilmente caratterizzata da una temperatura di rammollimento compresa tra 75?C e 90?C, preferibilmente tra 75?C e 80?C preferibilmente pari a 75?, 76?, 77?, 78?, 79?, 80?C.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il materiale composito ? in forma di poliedri aventi una dimensione compresa tra 30 mm e 60 mm per lato, preferibilmente pari a 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 mm per ciascun lato, indipendentemente dagli altri lati. In tale forma di realizzazione, il materiale composito costituisce una ghiaia sintetica, anch?essa oggetto della presente invenzione.
Uso del materiale composito
Ulteriore oggetto della presente invenzione ? l?uso del materiale composito oggetto della presente invenzione nella realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica, finalizzati alla captazione del biogas e del percolato.
Detti drenaggi e riempimenti, comprendenti o costituiti dal materiale composito dell?invenzione, sono (in quanto tali) ulteriore oggetto di tutela della presente domanda di brevetto.
Preferibilmente, il drenaggio (o strato di drenaggio) comprende almeno uno strato costituito dal materiale composito. Secondo una diversa forma di realizzazione, il drenaggio comprende uno strato comprendente una miscela di materiale composito e a ghiaia comune.
Preferibilmente, il drenaggio comprende ulteriormente uno strato impermeabilizzante o protettivo, ad esempio costituito da una geomembrana; ed uno strato di separazione, ad esempio costituito da un geotessile (GTX). Preferibilmente lo strato di separazione ? interposto tra lo strato in materiale composito e lo strato di geomembrana.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il materiale composito ? impiegato per
- la coltivazione di una discarica;
- realizzazione di pozzi verticali per la captazione del percolato e del biogas;
- coperture della discarica.
Si noti che, il materiale composito funge da riempimento/riempitivo ed al contempo da materiale drenante in tutti e tre i casi sopra elencati.
Opzionalmente, il materiale composito ? utilizzato come riempitivo nella realizzazione di strati barriera di impermeabilizzazione sul fondo e sui fianchi della discarica.
Preferibilmente, uno strato barriera di impermeabilizzazione di fondo e fianchi di una discarica comprende i seguenti strati dall?esterno verso l?interno:
- uno strato di materiale drenante, il materiale drenante essendo il materiale composito dell?invenzione. Lo strato ha preferibilmente uno spessore ? 0,5 m;
- uno strato costituito da una geomembrana impermeabilizzante di spessore ? 2 mm, preferibilmente costituita da HDPE;
- uno strato di materiale minerale compattato di spessore ? 1 m, caratterizzato preferibilmente da una bassa conducibilit? idraulica (k ? 10<-9>)
In questa configurazione, lo strato di rifiuti ? deposto al di sopra dello strato barriera di impermeabilizzazione, a contatto con lo strato drenante.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la copertura della discarica pu? essere una copertura provvisoria o definitiva.
Preferibilmente, la copertura comprende, dall?esterno verso l?interno, i seguenti strati:
- uno strato superficiale di copertura di spessore ? 1 m; lo strato superficiale ? ideato per favorire lo sviluppo di specie vegetali di copertura ai fini del ripristino ambientale, la protezione contro l?erosione e contro le escursioni termiche. A titolo esemplificativo, lo strato di copertura ? costituito da terreno o terriccio.
- uno strato drenante comprendente o costituito dal materiale composito secondo l?invenzione. Preferibilmente lo strato drenante ha uno spessore ? 0,5 m.
- opzionalmente, uno strato minerale avente uno spessore ? 0,5 m e caratterizzato preferibilmente da una bassa conducibilit? idraulica (k ? 10<-9>). A titolo esemplificativo, lo strato minerale ? costituito da argilla, eventualmente combinata a bentonite.
- uno strato di regolarizzazione costituito da materiale drenante, per la corretta messa in opera di elementi superiori. Preferibilmente, il materiale drenante ? costituito dal materiale composito dell?invenzione o comprende il materiale composito insieme a ghiaia comune.
In questa configurazione, lo strato di copertura ? deposto al di sopra dei rifiuti, dove lo strato di regolarizzazione ? in contatto con l?ammasso degli stessi.
Lo strato di copertura sopra descritto pu?, come tale, costituire anch?esso un oggetto della presente invenzione.
Processo di produzione del materiale composito
Di seguito verr? descritto il processo di produzione del materiale composito. Si noti che le forme di realizzazione preferite descritte nel capitolo ?Composizione del materiale composito? si applicano tal quali al processo di produzione descritto nel presente capitolo.
Ulteriore oggetto della presente invenzione ? un processo per la produzione di materiale composito per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica comprendente le fasi di:
i) predisporre una combinazione di materiali comprendente
a) almeno un materiale termoplastico;
b) opzionalmente, un materiale plastico accoppiato in multistrato;
c) sabbia in concentrazione uguale o superiore al 16% in peso sul peso totale della combinazione;
ii) triturare
a) ciascun materiale termoplastico separatamente, fino ad ottenere almeno un granulato plastico avente granulometria ? 1,8 mm;
b) opzionalmente, separatamente dal materiale termoplastico, il materiale plastico accoppiato in multistrato, fino ad ottenere una lamella plastica avente dimensioni di lato ? 25 mm;
iii) miscelare l?almeno un granulato plastico con la sabbia ed opzionalmente con la lamella plastica, per ottenere una miscela composita;
iv) riscaldare la miscela composita fino alla temperatura di rammollimento;
v) inserire la miscela composita rammollita in stampi e comprimerla con una forza compresa tra 10 e 20 bar per ottenere un materiale composito;
vi) raffreddare il materiale composito ad una temperatura inferiore a 40?C ed estrarlo dagli stampi.
? importante che la fase di triturazione venga condotta separatamente su ciascun materiale coinvolto nel processo di produzione. In altre parole, PE, PVC, PET, PP e materiali plastici accoppiati in multistrato sono da triturare ciascuno separatamente dagli altri.
Preferibilmente, il granulato plastico ha una granulometria ? 1,8 mm, preferibilmente compresa tra 0,5 e 1,8 mm.
Preferibilmente, la lamella plastica ha una dimensione di lato ? 25 mm, preferibilmente compresa tra 10 e 25 mm.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la fase di inserimento della miscela composita negli stampi (v) prevede l?utilizzo di stampi in forma poliedrica, idonei a restituire poliedri in materiale sintetico preferibilmente caratterizzati da una dimensione di lato compresa tra 30 mm e 60 mm, preferibilmente pari a 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 mm per lato.
Preferibilmente, la fase di riscaldamento (iv) della miscela composita prevede di riscaldare ad una temperatura inferiore a 100?C, e preferibilmente superiore a 60?C. La fase di riscaldamento (iv) viene preferibilmente condotta ad una temperatura compresa tra 70?C e 90?C.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la fase di raffreddamento (vi) ? condotta posizionando il materiale composito all?interno di vasche di raffreddamento ad acqua, affinch? avvenga l?indurimento necessario. Il raffreddamento ? importante affinch? il materiale mantenga caratteristiche prestazionali di stabilit?.
Preferibilmente, quando la temperatura del materiale composito ? inferiore a 35 ?C, esso sar? estratto dalle vasche e posto in luogo di stoccaggio.
Il materiale composito raffreddato pu? essere movimentato e stoccato per mezzo di caricatori o pale meccaniche ed accumulato in aree appositamente predisposte per lo stoccaggio e il successivo carico su mezzi di trasporto.
ESEMPI
Si riportano di seguito esempi illustrativi e non limitativi del materiale composito dell?invenzione.
Esempio 1
Composizione del materiale composito
Polietilene (miscela di LDPE e HDPE in rapporto 30/70) in concentrazione del 71%;
Sabbia in concentrazione del 16%;
Materiale plastico accoppiato in multistrato (75% in peso di carta, 20% in peso di polietilene e 5% in peso di alluminio, uniti insieme da un film di polietilene) in concentrazione del 10% circa;
Additivi in concentrazione del 3% circa.
Processo di produzione
i) predisporre una miscela comprendente i materiali di cui all?esempio 1
ii) triturare
a) Polietilene (miscela di LDPE e HDPE) con una granulometria pari a circa 1,5 mm, per ottenere il granulato plastico;
b) il materiale plastico accoppiato in multistrato con una granulometria pari a circa 25 mm, per ottenere la lamella plastica;
iii) miscelare il granulato plastico con la sabbia ed con la lamella plastica, per ottenere una miscela composita; i materiali vengono mescolati per un tempo sufficiente affinch? l?intera miscela raggiunga caratteristiche di isotropia (omogeneizzazione);
iv) riscaldare la miscela composita fino alla temperatura di rammollimento di 90?C;
v) inserire la miscela composita rammollita in stampi e comprimerla con una forza di circa 12 bar per ottenere un materiale composito;
vi) raffreddare il materiale composito ad una temperatura inferiore a 35?C ed estrarlo dagli stampi.
Il materiale composito ? ottenuto in forma di granulato di forma poliedrica irregolare, con dimensioni per lato di circa 30-60 mm.
Esempio 2
Composizione del materiale composito
PVC in concentrazione del 70%;
Sabbia in concentrazione del 26% circa;
Additivi in concentrazione del 4% circa.
Processo di produzione
i) predisporre una miscela comprendente i materiali di cui all?esempio 2
ii) triturare
a) PVC con una granulometria pari a circa 1,5 mm, per ottenere il granulato plastico;
iii) miscelare il granulato plastico con la sabbia, per ottenere una miscela composita; i materiali vengono mescolati per un tempo sufficiente affinch? l?intera miscela raggiunga caratteristiche di isotropia (omogeneizzazione);
iv) riscaldare la miscela composita fino alla temperatura di rammollimento di 75-80?C;
v) inserire la miscela composita rammollita in stampi e comprimerla con una forza di circa 15 bar per ottenere un materiale composito;
vi) raffreddare il materiale composito ad una temperatura inferiore a 35?C ed estrarlo dagli stampi.
Il materiale composito ? ottenuto in forma di granulato di forma poliedrica irregolare, con dimensioni per lato di circa 30-60 mm.
Esempio 3
Composizione del materiale composito
PET in concentrazione del 70%;
Sabbia in concentrazione del 26% circa;
Additivi in concentrazione del 4% circa.
Processo di produzione
i) predisporre una miscela comprendente i materiali di cui all?esempio 3
ii) triturare
a) PET con una granulometria pari a circa 1,5 mm, per ottenere il granulato plastico;
iii) miscelare il granulato plastico con la sabbia, per ottenere una miscela composita; i materiali vengono mescolati per un tempo sufficiente affinch? l?intera miscela raggiunga caratteristiche di isotropia (omogeneizzazione);
iv) riscaldare la miscela composita fino alla temperatura di rammollimento di 75-80?C;
v) inserire la miscela composita rammollita in stampi e comprimerla con una forza di circa 13 bar per ottenere un materiale composito;
vi) raffreddare il materiale composito ad una temperatura inferiore a 35?C ed estrarlo dagli stampi.
Il materiale composito ? ottenuto in forma di granulato di forma poliedrica irregolare, con dimensioni per lato di circa 30-60 mm.
Claims (12)
1. Materiale composito, per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica, comprendente:
a) almeno un materiale termoplastico;
b) opzionalmente, un materiale plastico accoppiato in multistrato; e
c) sabbia, in concentrazione ?16% in peso sul peso totale della composizione.
2. Materiale composito secondo la rivendicazione 1, in cui
a) l?almeno un materiale termoplastico ? in concentrazione compresa tra 40% e 83% (p/p);
b) il materiale plastico accoppiato in multistrato ? in concentrazione compresa tra 0% e 20% (p/p);
c) la sabbia ? in concentrazione compresa tra 16% e 60% (p/p).
3. Materiale composito secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l?almeno un materiale termoplastico ? un materiale plastico non-vergine.
4. Materiale composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui l?almeno un materiale termoplastico comprende o ? costituito da polietilene (PE), polivinilcloruro (PVC), polietilentereftalato (PET) o polipropilene (PP).
5. Materiale composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui
a) l?almeno un materiale termoplastico ? polietilene;
b) il materiale plastico accoppiato in multistrato ? in concentrazione compresa tra 4% e 15% (p/p);
c) la sabbia ? in concentrazione compresa tra 16% e 60% (p/p).
5. Materiale composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui la sabbia ha un diametro medio compreso tra 0,063 mm e 16 mm.
6. Materiale composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, avente una temperatura di rammollimento superiore a 60?C.
7. Materiale composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, in forma di poliedri aventi una dimensione compresa tra 30 mm e 60 mm per ciascun lato.
8. Ghiaia per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica costituita da o comprendente il materiale composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7.
9. Processo per la produzione di materiale composito per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica comprendente le fasi di:
i) predisporre una combinazione di materiali comprendente
a) almeno un materiale termoplastico;
b) opzionalmente, un materiale plastico accoppiato in multistrato;
c) sabbia in concentrazione uguale o superiore al 16% in peso sul peso totale della combinazione;
ii) triturare
a) ciascun materiale termoplastico separatamente, fino ad ottenere almeno un granulato plastico avente granulometria ? 1,8 mm;
b) opzionalmente, separatamente dal materiale termoplastico, il materiale plastico accoppiato in multistrato, fino ad ottenere una lamella plastica avente dimensioni di lato ? 25 mm;
iii) miscelare l?almeno un granulato plastico con la sabbia ed opzionalmente con la lamella plastica, per ottenere una miscela composita;
iv) riscaldare la miscela composita fino alla temperatura di rammollimento;
v) inserire la miscela composita rammollita in stampi e comprimerla con una forza compresa tra 10 e 20 bar per ottenere un materiale composito;
vi) raffreddare il materiale composito ad una temperatura inferiore a 40?C ed estrarlo dagli stampi.
10. Processo secondo la rivendicazione 9, in cui la temperatura di rammollimento della miscela composita ? inferiore a 100?C.
11. Uso del materiale composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, per la realizzazione di drenaggi e riempimenti in sito di discarica.
12. Uso secondo la rivendicazione 11 nelle fasi di gestione del sito di discarica di: - coltivazione della discarica;
- realizzazione di pozzi verticali per la captazione del percolato e del biogas; - coperture della discarica.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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