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Conclusioni
Il presente lavoro di tesi si è inserito nel ciclo di lavori compresi all’interno del progetto Life+ SEKRET, finanziato dalla Commissione Europea, che prevede il trattamento elettrocinetico di sedimenti dragati dal Porto di Livorno contaminati da metalli pesanti. Nel lavoro svolto è stato preso in considerazione un possibile modo per affrontare il problema della gestione degli elettroliti prodotti durante il processo di trattamento di depurazione dei sedimenti marini.
La gestione dei sedimenti di risulta dalle operazioni di dragaggio portuale è un argomento molto attuale, che recentemente è stato oggetto di notevole interesse. Il fabbisogno di interventi di dragaggio nella portualità italiana è notevole e nei prossimi anni sono previsti dragaggio e conseguenti movimentazioni di sedimenti marini per un volume complessivo nell’ordine di 108 m3.
La conseguente necessità di gestire questi enormi volumi di materiale comporta problemi tecnici ed economici di vario tipo, ma soprattutto costituisce un problema di tipo ambientale visto che le aree portuali sono fortemente antropizzate e, pertanto, i sedimenti portuali risultano spesso essere contaminati da inquinanti organici e inorganici di vario tipo. Quando il livello di contaminazione nei sedimenti risulta essere troppo elevato, essi vengono considerati come rifiuti (in base ai contenuti dei Decreti del Ministero dell’Ambiente 172 e 173 del 2016 e dei valori limite prescritti dal D.L. 152/2006) e in questi casi la prassi comunemente seguita fino ad adesso è consistita nello smaltirli in discariche controllate a terra. A lungo termine però tale soluzione risulta decisamente non sostenibile da un punto di vista ambientale: è quindi fondamentale trovare strategie di gestione alternative che permettano di trattare i sedimenti dragati per abbassarne il contenuto di inquinanti al di sotto dei limiti di legge che ne consentono il reimpiego utile.
Nel caso specifico del Porto di Livorno ad esempio, il reimpiego più ovvio dei sedimenti dragati dal bacino portuale sarebbe refluirli nelle vasche di colmata che l’Autorità Portuale ha costruito e che, una volta riempite, costituiranno il nucleo inerte sul quale costruire i nuovi piazzali previsti dal progetto che porterà alla realizzazione della nuova, imponente, piattaforma portuale Europa, come riportato nei piani di espansione portuale inseriti nel PRP dell’Autorità Portuale di Livorno.
In questo contesto, data l’attuale mancanza di tecniche di comprovata efficacia per la bonifica dei sedimenti portuali, soprattutto in presenza di contaminazione da metalli pesanti, è nato il progetto
Life+ SEKRET. Tramite la realizzazione di un impianto in scala reale, questo progetto ha l’obiettivo di
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contaminati da metalli pesanti. La tecnica elettrocinetica è ormai diffusamente riconosciuta essere molto promettente per questo tipo di impiego, ma malgrado l’abbondante presenza di studi teorici e sperimentazioni di laboratorio in scala ridotta, le applicazioni ingegneristiche in scala reale sui sedimenti erano, finora, praticamente inesistenti.
Il processo di elettrocinesi sfrutta una corrente elettrica tra anodi e catodi inseriti nella matrice contaminata per generare un campo elettrico che causa la migrazione degli ioni dei metalli pesanti disciolti presenti nel sedimento da trattare. Al fine di migliorare la mobilità degli ioni e l’efficienza del trattamento, anodo e catodo devono essere immersi in un liquido circolante a pH controllato; il liquido stesso si arricchisce nel tempo degli ioni dei metalli pesanti e del cloruro di sodio presenti nei sedimenti in trattamento. Quindi l'impianto produce un fluido di processo ad alta salinità che, periodicamente, raggiunti livelli di conducibilità o di concentrazione di metalli pesanti eccessivi, dovrà essere sostituito e gestito.
Il lavoro di questa tesi si è posto l’obiettivo di testare la possibilità di trattare i fluidi di processo in uscita da impianto elettrocinetico con processi di scambio ionico su colonne di resina, al fine di rimuovere selettivamente il solo contenuto di metalli pesanti presenti in soluzione.
A questo scopo, è stata condotta una campagna di test in scala di laboratorio allestendo un’unità di trattamento in scala di colonne di resina a scambio ionico. La resine impiegata possiede proprietà chelanti altamente selettive per i metalli pesanti. La soluzione elettrolitica usata nei test è stata il catolita proveniente dall’impianto elettrocinetico SEKRET realizzato presso il porto di Livorno. La caratterizzazione di tale elettrolita ha mostrato una concentrazione di metalli pesanti di diversi ordini di grandezza inferiore rispetto al contenuto salino presente, dovuto in particolare alla presenza di cloruri e nitrati. Lo scopo principale della sperimentazione è consistita nel verificare se l’impiego della resina permetta di ottenere alti rendimenti di abbattimento dei metalli pesanti e di selettività nel trattenere principalmente solo queste specie chimiche.
I risultati dei test eseguiti in laboratorio hanno mostrato che la resina è stata in grado di trattenere circa il 98% del rame presente nell’elettrolita trattato, con concentrazione residua stimata all’efflusso praticamente nulla (circa 4ppb), mostrandosi quindi fortemente selettiva nei confronti dei metalli pesanti anche in presenza di una massiccia matrice salina disciolta in soluzione, che avrebbe potuto influire negativamente sulla chimica della resina.
103 Quest’esperienza ha dimostrato che, in un impianto elettrocinetico in scala reale, è possibile prendere in considerazione l’implementazione di un’unità di trattamento a scambio ionico con resine selettive per affrontare efficacemente il problema della rimozione dei metalli pesanti dagli elettroliti di processo esausti.
