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Il progetto LIFE+ SEKRET Panoramica generale e risultati

conseguiti

Renato Iannelli Dipartimento di Ingegneria dell’Energia, dei

Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni - Pisa

Polo Universitario “Sistemi logistici” - Livorno

Il progetto LIFE+ SEKRET

LIFE12 ENV/IT/442 “Sediment electrokinetic remediation technology

for heavy metal pollution removal” WORKSHOP FINALE

28 settembre 2017

Università di Pisa, Polo universitario «Sistemi Logistici»

Villa Letizia, Via dei Pensieri 60 - LIVORNO

2 LIFE12 ENV/IT/442 SEKRET “Sediment electrokinetic remediation technology for heavy metal pollution removal” WORKSHOP FINALE

Renato Iannelli Il progetto LIFE+ SEKRET - Panoramica generale e risultati conseguiti

COSA SONO I PROGETTI LIFE?

Il programma della Commissione Europea LIFE cofinanzia progetti che contribuiscono allo sviluppo e all'attuazione della politica e del diritto in materia ambientale.

I principali obiettivi sono:

• Integrare le questioni ambientali nelle altre politiche europee

• Fornire un contributo allo sviluppo sostenibile

Fra le peculiarità dei progetti Life vi sono anche il “networking” (comunicazione fra diversi progetti) e la disseminazione dei risultati



PROGETTO LIFE12 ENV/IT/442“SEKRET”

Il progetto LIFE+ SEKRET è stato proposto alla Call 2012 del programma LIFE+ alla componente tematica “Politica e governance ambientali”

E’ stato ammesso al finanziamento con un budget complessivo di 1.817.323 €, di cui il 50% finanziato dalla Commissione Europea ed il 50% cofinanziato dai beneficiari esecutori del progetto, principalmente coprendo i costi operativi del personale interno

Il progetto ha avuto una durata di 46 mesi (dal 1 gennaio 2014 al 31 ottobre 2017)



GESTIONE DEI SEDIMENTI CONTAMINATI NEL PORTO DI LIVORNO

Protocollo di gestione:

• Sedimenti rispondenti a parametri Tab. 1 all. 5 D.Lgs 152/2006 collocabili in vasca di colmata;

• Superamento limiti su idrocarburi: landfarming con bioaugmentation prima della collocazione in vasca;

• Superamento limiti su metalli pesanti: smaltimento in discariche a terra

• Costo totale di trattamento e smaltimento finale: 67 €/m3 oltre a dragaggio e trasporto (prima vasca)

• Prima vasca di colmata riempita in dieci anni. Seconda vasca di colmata attualmente attiva

Sito contaminato recentemente declassato da interesse nazionale (SIN) ad interesse regionale (SIR). Soggetto a caratterizzazione e progetto preliminare di bonifica (2005)

Prima vasca di colmata in costruzione

Prima e seconda vasca di colmata Prima vasca

di colmata

(riempita)

1.750.000 m3

40 ha

CITTA’ E PORTO DI LIVORNO

Seconda vasca

di colmata

1.750.000 m3

40 ha



GESTIONE E BONIFICA SEDIMENTI CONTAMINATI/1

• In Italia, in caso di debole contaminazione, i sedimenti dragati sono collocati in vasche di colmata con fondo e pareti impermeabilizzate da membrana in hdpe

• Per contaminazione superiore è necessario un trattamento di decontaminazione prima della collocazione finale/riutilizzo ovvero la collocazione in discariche a terra

• I principali contaminanti riscontrati nei sedimenti marini sono diverse tipologie di idrocarburi (alifatici, aromatici, leggeri, pesanti) e metalli pesanti (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn...)

• La contaminazione organica è affrontabile con diverse possibili tecniche biologiche (Biopile, Landfarming, Fitorimedio) chimico-fisiche (Sediment washing, Ossidazione...) o termiche



GESTIONE E BONIFICA SEDIMENTI CONTAMINATI/2

• Le tecniche di decontaminazione da metalli pesanti sono molto più limitate (Sediment washing con acidi o chelanti, Fitoestrazione...)

• La maggior parte delle tecniche di trattamento sono fortemente limitate dalla bassa permeabilità idraulica e dalla struttura prevalentemente limo-argillosa del materiale da trattare

• La tecnica di decontaminazione elettrocinetica trova campo di applicazione ottimale per la rimozione di metalli pesanti da matrici fini a bassa permeabilità idraulica



DECONTAMINAZIONE ELETTROCINETICA

Limitazioni e cautele:

• Caratteristiche dell’installazione

• pH e capacità tampone del materiale

• Resistività elettrica

• Frazionamento dei contaminanti

• Consumo di energia elettrica

• Potenza installata

• Consumo di reagenti

• Durata del trattamento

• Sottoprodotti liquidi

• Emissioni gassose

• Sicurezza




Dimostrare l’applicabilità in piena scala della tecnologia di decontaminazione elettrocinetica trattando 150 m3 di sedimenti marini con bassa contaminazione da metalli pesanti (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) appositamente dragati dal fondale più contaminato del Porto di Livorno

Obiettivo principale del progetto:

Altri obiettivi:

Effettuare test di laboratorio su vari campioni di sedimenti di dragaggio con diversa struttura, composizione e contaminazione

Definizione e pubblicizzazione di linee guida per l’applicazione della tecnologia

Comunicazione e disseminazione dei risultati




Università di Pisa - Polo Sistemi Logistici di Livorno (Coordinatore)

Autorità Portuale di Livorno

Regione Toscana - Settore Protezione e valorizzazione della fascia costiera e dell'ambiente marino - Firenze

Sapienza Università di Roma - Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale - Roma

Lambda Consult - Nootdorp - Olanda

West Systems - Pontedera

Esecutori del progetto (beneficiari associati):

Principali subcontractors: Università di Cagliari, ARPAT Toscana, SIMAS Costruzioni, SOMIT Dragaggi, GEOCHIM laboratori, GENESI laboratori, SIMURG ricerche



Raccolta dati esistenti e selezione dell’area di dragaggio oggetto di sperimentazione (UniPisa, Aut.Portuale)

Progetto preliminare dell’impianto (UniPisa, LambdaConsult)

Acquisizione permessi per costruzione e gestione dell’impianto (UniPisa, RegioneToscana, Aut.Portuale)

Campionamenti per test preliminari (UniPisa, Aut.Portuale)

Caratterizzazione dei sedimenti campionati (UniRoma1, UniPisa)

Test elettrocinetici sui sedimenti campionati finalizzati ad individuare i parametri operativi e criteri di progetto dell’impianto dimostrativo (UniRoma1, UniPisa)


A. Azioni preparatorie:



Progetto dell’impianto dimostrativo (LambdaConsult, WestSystems, UniPisa)

Costruzione e collaudo dei componenti di impianto (WestSystems)

Costruzione e collaudo dell’impianto, caratterizzazione iniziale (UniPisa, WestSystems)

Dimostrazione della tecnologia (esercizio dell’impianto) (UniPisa, Aut.Portuale, WestSystems)

Caratterizzazione finale, smontaggio e smaltimento dei sedimenti trattati (UniPisa, Aut.Portuale, WestSystems, Reg. Toscana)

Sviluppo di raccomandazioni finalizzate alla implementazione normativa (Reg.Toscana, UniPisa)


B. Azioni di implementazione:



Monitoraggio e caratterizzazione dei sedimenti durante il trattamento (UniPisa, Reg.Toscana tramite ARPAT)

Sperimentazione di laboratorio con sedimenti da altri porti (UniRoma1, con collaborazione da UniPisa)

Valutazione della tecnologia con analisi del ciclo di vita (LCA) (WestSystems, con collaborazione da UniPisa, UniRoma1, LambdaConsult)

Definizione di raccomandazioni per l’uso della tecnologia (UniPisa, WestSystems, Reg.Toscana)

Analisi di mercato per l’applicabilità della tecnologia (UniPisa con collaborazione da Autor.Portuale e Reg.Toscana)


C. Azioni di monitoraggio ambientale:



Implementazione e aggiornamento del sito web (UniPisa, con collaborazione di tutti i partners)

Information boards (UniPisa, con collaborazione di tutti i partners)

Layman’s report (UniPisa, con collaborazione di tutti i partners)

Articoli tecnico-scientifici e comunicati stampa (UniPisa, UniRoma1, WestSystems)

Networking (integrazione con altri progetti) (UniRoma1, con collaborazione di tutti i partners)

Manuale applicativo e linee guida della tecnologia(UniPisa, LambdaConsult, Reg.Toscana)

Giornate di studio, seminari, conferenze, eventi (UniPisa, Aut.Portuale, UniRoma1)

Disseminazione ad istituzioni (UniPisa, Aut.Portuale, Reg.Toscana)

Fiere ed eventi commerciali (UniPisa, con collaborazione di tutti i partners)

Sviluppo supporti multimediali (UniPisa, con collaborazione di tutti i partners)

Piano di comunicazione “After-LIFE” (UniPisa, con collaborazione di tutti i partners)


D. Azioni di comunicazione e disseminazione:



Gestione del progetto (UniPisa, con collaborazione da tutti i partners)

Controllo dell’andamento e dei risultati del progetto (UniPisa, con collaborazione da tutti i partners)

Audit del progetto (Auditor esterno)


E. Azioni di gestione e controllo del progetto:



CARATTERIZZAZIONE DEL SITO E AREA DI DRAGAGGIO

• Selezionato fondale con massima contaminazione e struttura fine (profondità 7m)

• 200 L di campioni prelevati per test preliminary (2014)

• 150 m3 dragati (gennaio 2015) per impianto dimostrativo



ATTIVITÀ DI LABORATORIO

Determinazione analitica parametri chimico fisici: distribuzione granulometrica

umidità

pH

capacità di scambio cationico (CEC)

capacità di neutralizzazione acida(ANC)

contenuto metalli (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)

elementi principali (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, Si)

distribuzione della contaminazione inorganica nei costituenti del sedimento (estrazione sequenziale)

anioni(Cl, SO4)

contaminanti organici(PAHs)

test elettrocinetici a scala di laboratorio (bench scale): test a corrente costante(A=20 - 40 A/m2)

durata variabile (7 - 21 – 42 -60 giorni)

diversi agenti di condizionamento degli elettroliti (acidi forti, acidi deboli, chelanti)



LABORATORIO: TEST ELETTROCINETICI



IMPIANTO DIMOSTRATIVO - CONDIZIONI OPERATIVE

Durata esperimento: 18 mesi

Densità di corrente: fino a 10 A/m2

Tensione massima: 48 V

Potenza disponibile: 50 kW

Condizionamento elettroliti: dosaggio e controllo acidi-basi

Trattamento elettroliti (Precipitazione, RO, evaporazione concentrati)

RISULTATI OTTENUTI

Rispetto concentrazioni DLgs 152/06 e riduzione metalli fino al 80%

Riduzione di volume del sedimento trattato



SCHEMA DELL’IMPIANTO



BACINO DI TRATTAMENTO E POZZETTI



LOCALIZZAZIONE IMPIANTO



COSTRUZIONE DELLA VASCA SMONTABILE (9/2/’15)



POSA TELO IMPERMEABILE (10/2/’15)



ALLESTIMENTO INTERNO VASCA (11 - 16/2/’15)



DRAGAGGIO E RIEMPIMENTO VASCA (17 - 19/2/’15)



COPERTURA E INSTALLAZIONI ESTERNE (20/2 - 2/4/’15)



INSTALLAZIONE IMPIANTI (15/3 - 30/6/’15)



ESERCIZIO DELL’IMPIANTO (13/7/’15 - 12/5/’17)



CARATTERIZZAZIONE FINALE (13/5 - 31/7/’17)



SMONTAGGIO E RIPRISTINO DEL SITO (8-18/9/’17)



PRINCIPALI RISULTATI CONSEGUITI

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

Iniziale Dopo 3 mesi

Dopo 7 mesi

Finale

pH

0

20

40

60

80

100

Cr Ni Pb Zn Cd Cu Pe

rce

ntu

ale

di ri

mo

zio

ne

(%

)

Metalli contaminanti

Durata del trattamento: Luglio 2015 - Aprile 2017 (circa 375 giorni continuativi)

Consumo di reagenti: 6 m3 di HNO3 52% (40 L/m3) e 3 m3 di NaOH 30% (40 L/m3)

Consumo di energia: circa 165 kWh/m3

Sottoprodotti smaltiti: circa 600 kg di sali solidi (0,28% del materiale trattato)

Costo totale di trattamento (stima in piena scala): 60 - 150 €/m3



GRAZIE PER L’ATTENZIONE!

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