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GLI AGGIORNAMENTI DELL’ASSOCIAZIONE DEDICATA AL SETTORE DELLE INFRASTRUTTURE DI TRASPORTO AL FINE DI CREARE UN AMBITO ASSOCIATIVO IN CUI SOSTENERE E DIBATTERE DI PROBLEMATICHE SCIENTIFICHE, DIDATTICHE E CULTURALI

IL PROGETTO TE.ST.AR.E

La sede cagliaritana di ASIT è una delle unità di ricerca che sta portando avanti il progetto TE.ST.AR.E (TEcnologie e STrumenti di cARatterizzazione e gestione avanzata dell’ambientE), un progetto Cluster top down finanziato nell’ambito del POR Sardegna FESR 2014-2020 - Azione 1.1.4. “Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi” coordinato dal prof. Giovanni Battista De Giudici del Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche (DSCG) dell’Università degli Studi di Cagliari. Il progetto vede la collaborazione, oltre che del DSCG, del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale ed Architettura (DICAAR), al quale afferiscono i Ricercatori di ASIT, Prof. Mauro Coni, l’Ing. Francesca Maltinti, l’Ing. Silvia Portas e l’Ing. Francesco Pinna, del Centro di Ricerca e Sviluppo degli Studi Superiori in Sardegna (CRS4), della Sotacarbo SpA, Società di rilevante esperienza di ricerca nella filiera dell’energia e della sostenibilità ambientale, nonché un raggruppamento di 12 Imprese Cluster. Con la piattaforma H2020, l’Europa dei 27 ha stabilito degli ambiziosi obiettivi di sviluppo tecnologico finalizzati al miglioramento dell’utilizzo delle risorse, alla minimizzazione della produzione dei rifiuti ed al loro reimpiego, alla ricerca di soluzioni di sistema nell’ottica di una economia circolare. Le grandi sfide poste dall’Europa in tema di prevenzione dell’inquinamento e di risanamento sono molteplici. Si stima che solo in Europa il numero totale dei siti inquinati sia circa 300.000, mentre il numero potenziale potrebbe superare 1.500.000. Eurostat 2011 evidenzia che oltre lo 0,3% della superficie del suolo in Europa è contaminata da attività minerarie (tra cui miniere abbandonate) o attività connesse. La zona del Sulcis Iglesiente è un esempio di questa situazione: si trovano in esso concentrati 113 siti minerari dismessi (169 in tutta la Sardegna), oltre 65 milioni di t di residui minerari (71 a livello regionale), siti industriali con (co)contaminazione da metalli pesanti e idrocarburi, e presenza di cinque grandi insediamenti industriali nel comparto energetico e metallurgico. Nel complesso, la Sardegna è tra le regioni italiane con la maggiore superficie di territorio affetta da inquinamento. In questo contesto, il progetto TE.ST.AR.E si prefigge di mettere a sistema soluzioni allo stato dell’arte fondendo competenze per la caratterizzazione e il monitoraggio delle matrici ambientali e industriali, di tecnologie per il riuso e la valorizzazione di residui industriali, di Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (ICT) per favorire la progettazione e la messa in opera di interventi di risanamento ambientale e soluzioni a basso impatto ambientale per le Aziende del Cluster. Il miglioramento delle tecniche per la caratterizzazione, il monitoraggio, la bonifica di suoli contaminati e il recupero dei suoli degradati è da un lato un’op-

1. Il modello concettuale del progetto TE.ST.AR.E

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2A, 2B e 2C. Un prelievo delle ceneri volanti nella miniera del Sulcis

4A, 4B e 4C. Esiti delle prove sul materiale miscelato con le ceneri volanti (cantiere in Via Piero della Francesca a Cagliari)

portunità economica per le Aziende e la PA (si può stimare grossolanamente in numerose centinaia di milioni di Euro la spesa per il ripristino di aree industriali contaminate in Sardegna) e, dall’altro, è di primaria importanza per ripristinare i sistemi naturali compromessi dalle attività antropiche, recuperare aree del territorio per scopi produttivi e turistico-culturali, ed è pertanto di strategica importanza per la Sardegna. Nella sua articolazione, il progetto TE.ST.AR.E vede diverse attività inerenti la valorizzazione e l’impiego produttivo di materiali residuali derivati da attività industriale all’interno delle infrastrutture di trasporto. Le attività specifiche previste nel progetto a cura del Gruppo “Strade, Ferrovie ed Aeroporti” sono quelle di valutare l’impiego delle ceneri volanti (Fly Ash) come materiali alternativi per pavimentazioni stradali. Le valutazioni avvengono sia in laboratorio sia in situ con test su campi prova. Ciò consentirà di definire gli effetti dell’addizione di scorie di combustione nei materiali usati nelle sovrastrutture stradali. Ulteriori attività saranno quelle di coordinamento e di disseminazione dei risultati. Le principali attività sono due: • caratterizzazione di possibili usi alternativi delle

Fly Ash nel campo dei materiali da costruzione e valutazione delle proprietà meccaniche, da svilupparsi nei laboratori; • sperimentazioni a scala pilota di pavimentazioni stradali realizzate con conglomerati addizionati con scorie di combustione. Durante la prima fase del progetto, che ha visto il coinvolgimento di diverse Imprese esecutrici e Stazioni Appaltanti e che hanno in corso interventi sulla rete viaria regionale, sono stati svolti numerosi test di laboratorio su miscele di materiali con diversi tenori di ceneri volanti. Ulteriori analisi sono ancora in corso di svolgimento. Le ceneri volanti provengono dalla centrale ENEL e sono il residuo del processo di combustione del carbone. All’uscita dall’impianto si presentano come una polvere sottile omogenea surriscaldata che viene depositata in silos. Per poter essere trasportato e abbancato presso la miniera del Sulcis, il materiale viene raffreddato mediante getti d’acqua che idratano e raffreddano la polvere che progressivamente si cementifica. Le Fly Ash, quindi, all’interno della discarica si presentano compatte e difficilmente estraibili con escavatore. Al fine di ottenere una polvere sottile, il materiale viene sottoposto all’azione dell’apparecchio Los Angeles: così trattato, il materiale si presenta omogeneo e di pezzatura minore del P200 ASTM. Una prima serie di test ha riguardato i materiali prelevati presso un cantiere sito a Cagliari in Via Piero della Francesca in corso di esecuzione, dove si sono individuati terreni di sottofondo problematici classificati come A6 e con indice di plasticità pari a 12. Tale materiale è stato miscelato con differenti percentuali di ceneri volanti per essere sottoposto in laboratorio a test CBR. Si è verificato un significativo abbattimento dell’indice di plasticità (-7%) anche per una piccola percentuale di ceneri volanti. Per quanto riguarda la capacità portante è stato riscontrato un notevole aumento dal 16% al 45% per percentuali crescenti sino al 10%, mentre per valori superiori il trend si inverte, pur rimanendo sopra il 26%. Ulteriori test sono stati condotti con materiali di sottofondo di natura mineralogica differente e particolarmente scadenti prelevati in un altro cantiere stradale sito nella Via Garau, sempre a Cagliari. Anche in questo caso sono stati prelevati i materiali di sottofondo di tipo A7-6 estremamente plastici, con indice Ip = 23%. Tali argille hanno evidenziato un incremento del CBR dal 5,2% al 22% con l’aggiunta del 45% di ceneri volanti. Si tenga conto che le stesse ceneri volanti impiegate tal quali con percentuali 3A, 3B, 3C e 3D. Del materiale prelevato in cantiere e la prova CBR

ASSOCIAZIONE SCIENTIFICA INFRASTRUTTURE TRASPORTO

d’acqua del 25-30% mostrano CBR tra 103 e 127%. Per quanto concerne i limiti di Atterberg, sono stati testati numerosi campioni con percentuali crescenti di ceneri volanti. Un’altra sperimentazione ha visto l’impiego delle ceneri volanti nella produzione di misti cementati non convenzionali realizzati con inerti riciclati derivanti dalla selezione e frantumazione di edifici, le cosiddette macerie da Costruzione e Demolizione (C&D). I test sono tuttora in corso; tuttavia i risultati preliminari sono incoraggianti: i misti cementati con il 31% di ceneri volanti e l’1% di cemento hanno valori di rottura a compressione tra 1,7 e 3,54 MPa. Una successiva serie di test, ancora in corso, ha riguardato misti granulari per strati di fondazione e ancora i misti cementati tradizionali in combinazione con cemento in diverse percentuali. Le ceneri volanti abbancate presso la miniera mantengono, anche dopo spente, un certo potere legante. Pertanto, si sta mettendo a punto un’indagine di laboratorio per sfruttare tale proprietà in sostituzione del cemento. In particolare, verranno testati dei provini cilindrici a rottura per compressione per determinare il modulo di elasticità.

Sono tuttora in corso di approntamento alcuni campi prova che verranno testati con prove deflettometriche a massa battente. Le ceneri volanti, prima di essere spente, risultano essere particolarmente attive e con un tenore di calcare sostenuto, aspetto di notevole interesse in campo stradale; sono quindi programmate ulteriori indagini sulle Fly Ash prima del loro raffreddamento con acqua. Le attività sinora svolte hanno visto il contributo di quattro Tesi di Laurea di giovani Ingegneri Civili.5A e 5B. Esiti delle prove sul materiale miscelato con le ceneri volanti (cantiere in Via Garau a Cagliari) Per concludere, ulteriori indagini stanno riguardando la quantificazione del beneficio strutturale ottenibile con l’impiego di materiale stabilizzati con Fly Ash e/o cemento in diverse percentuali mediante simulazioni agli elementi finiti. n Ulteriori informazioni sulle attività dell’Associazione possono essere richieste a maltinti@unica.it. (1) Ricercatore e Docente del settore ICAR 04 “Strade, Ferrovie e Aeroporti” del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura dell’Università degli Studi di Cagliari

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