L’obiettivo principale del Progetto RESIFAC è la realizzazione di un impianto pilota per la stabilizzazione rapida dei rifiuti. L’idea progettuale messa a punto per realizzare la stabilizzazione ha previsto il trattamento delle matrici di rifiuto mediante ossidazione parziale stabilizzante (OPS). Tale trattamento in 8 ore modifica il rifiuto in modo tale da poterlo utilizzare senza inconvenienti quali cattivi odori, inquinamento di falde, evitando il proliferare di batteri e muffe, ed inoltre conferendogli il valore aggiunto di trasformarlo in ammendante agricolo.
Sono state studiate e messe a punto le condizioni di processo che andranno adottate nell’impianto pilota in termini di concentrazione dei reattivi, percentuale in massa del catalizzatore, tempi di reazione, temperatura e pressione. Tale attività ha previsto la formazione di campioni rappresentativi per l’analisi in laboratorio della matrice da stabilizzare mediante studio della perdita di peso subita dai campioni dopo il trattamento, test di sensibilità olfattiva, test di stabilizzazione dopo riumidificazione, analisi CHNS, studio teorico dell’interazione di substrati di natura proteica con le diverse specie radicaliche formatesi ed analisi della possibile frammentazione di tali substrati. Le matrici dopo trattamento sono state pienamente caratterizzate dai laboratori del Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche, partners del progetto.
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Ossidazione parziale stabilizzante (OPS)
Il trattamento OPS è stato condotto in presenza di solfato di ferro e di acqua ossigenata. Lo scopo principale della prima parte della sperimentazione è stato trovare le concentrazioni di tali reagenti che da una parte possano garantire una buona stabilizzazione e che, dall’altra, portino al loro minor consumo nella conduzione del processo industriale. Abbiamo pertanto iniziato ad esplorare il livello di efficienza stabilizzante prodotto da concentrazioni molto basse di FeSO4 ed H2O2, fino a trovare le quantità giuste per il nostro obiettivo. Una parte significativa della ricerca è stata dedicata alla depurazione delle acque derivanti dal processo ossidativo applicato sui composti di origine organica.
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Ossidazione parziale stabilizzante di amido e olio
Il trattamento OPS è stato realizzato su amido di mais ricavato dal chicco del mais mediante un processo di macinazione ad umido e su olio di oliva riproducendo le condizioni di reazione che hanno fornito i risultati migliori tra gli esperimenti condotti direttamente sulla matrice-spazzatura. Per entrambe le matrici è stato valutato l’ andamento della perdita in peso in relazione alla quantità di FeSO4 ed H2O2 utilizzata e i campioni ottenuti al termine dei singoli trattamenti unitamente alle rispettive acque di condensa sono stati sottoposti a caratterizzazione chimico-fisica. Sono state infine condotte una serie di prove volte ad individuare una matrice su cui fare adsorbire l’ olio così da aumentarne la superficie esposta all’ ossidazione migliorando il processo nel suo complesso: sono stati dunque studiati i sistemi olio su amido, olio su silice e olio su cellulosa microcristallina.
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Ossidazione parziale stabilizzante di cellulosa e proteine
Il trattamento OPS è stato realizzato su cellulosa microcristallina commerciale e su proteine liofilizzate ottenute dal siero del latte, riproducendo le migliori condizioni di reazione individuate direttamente sulla matrice-spazzatura. In quest’ottica è stato progettato e realizzato un impianto da laboratorio in grado di simulare l’impianto pilota industriale, capace di rendere il metodo ossidativo altamente riproducibile. Per entrambe le matrici è stato effettuato uno screening dei parametri di reazione quali: concentrazione di H2O2, rapporto in massa matrice/H2O, concentrazione del catalizzatore FeSO4, Temperatura, Pressione e Tempi di reazione, in funzione della perdita in peso della matrice organica posta inizialmente a reagire. I campioni ottenuti al termine dei singoli trattamenti unitamente alle rispettive acque di condensa sono stati sottoposti a caratterizzazione chimico-fisica.
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Studio teorico di reazioni di ossidazione radicalica di substrati organici
Lo studio teorico dei meccanismi di reazione implicati nei processi ossidativi di substrati organici presenti nei rifiuti è stato condotto a livello della teoria del funzionale della densità (DFT) ed ha considerato le reazioni con i radicali OH. ed OOH. determinando le relative superfici di energia potenziale che forniscono dati termodinamici e cinetici importanti. La prima fase dell’attività di ricerca è stata incentrata sullo studio per la definizione di un protocollo computazionale capace di dare risultati affidabili con tempi di calcolo ragionevoli. Per simulare la matrice proteica, sono stati considerati i dipeptidi degli amminoacidi rappresentativi in base alle caratteristiche chimiche del gruppo R. Nel caso di alcuni amminoacidi è stata considerata la reazione di frammentazione dei dipeptidi radicali allo scopo di valutare la possibile formazione di composti azotati.
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