Entrare nei sotterranei: un sistema integrato per il riutilizzo dei materiali di scavo delle perforazioni
Cosa succede al materiale estratto dalle gallerie? Un progetto triennale dell’UE, completato a settembre del 2015, ha studiato come possono essere utilizzate le preziose risorse minerali provenienti dai progetti di costruzione sotterranei al posto di farle finire in una discarica. DRAGON (Development of Resource-efficient and Advanced Underground Technologies) ha creato il prototipo di un sistema per fare questo. “Si prevede che i futuri progetti di perforazione in Europa produrranno circa 800 milioni di tonnellate di materiale di scavo,” spiega il prof. Robert Galler, direttore della facoltà di ingegneria sotterranea presso la Montanuniversität a Leoben, in Austria. “Il riciclaggio di questo materiale ridurrebbe notevolmente la domanda di risorse minerali primarie, e ridurrebbe gli impatti ambientali.” La Montanuniversität è stato il partner che ha curato il coordinamento del progetto, che ha anche dei partecipanti industriali e accademici provenienti da Germania, Svizzera, Francia e Regno Unito. Molti partner sono coinvolti in grandi progetti sotterranei in corso, dove l’uso del materiale di scavo è già stato portato a compimento. Uno di questi progetti è il Les Farettes Hydropower Project in Svizzera, dove la roccia estratta nello scavo fornisce il sito di lavoro assieme ad aggregati utilizzabili. Analisi sotterranea La sfida per il consorzio DRAGON era quella relativa a come creare un processo di riciclaggio economico ed efficiente. “L’obiettivo era quello di separare distintamente i materiali che possono essere usati nell’industria da quelli che possono essere usati solo per l’interramento” afferma il prof. Galler. “Il campionamento e la caratterizzazione automatici online delle proprietà fisiche, chimiche e mineralogiche forniscono la base per valutare il materiale di scavo.” Il progetto DRAGON ha trovato una soluzione a questa sfida sviluppando un sistema per la caratterizzazione dei materiali integrato direttamente nella macchina di trivellazione delle gallerie. L’intero processo, dall’analisi fino allo smistamento, avviene sottoterra. Ciascuna delle cinque unità prototipo del progetto automatizza una differente fase del processo. Il prototipo utilizza un’analisi automatica dei campioni che include l’analisi elementare a raggi X, la misurazione a microonde dell’umidità e l’analisi foto-ottica delle dimensioni del grano. “Le attrezzature per l’analisi elementare devono essere protette da una custodia speciale. Un impianto sotterraneo di separazione gestisce poi il materiale, in base ai risultati dei test e alla classificazione online dei materiali. Il materiale di scavo può essere smistato durante la lavorazione, e usato direttamente in loco o trasportato per un altro settore industriale,” dice il prof. Galler. Benefici ambientali ed economici Il consorzio DRAGON ha inoltre dimostrato il beneficio ambientale mediante una valutazione del ciclo vitale. “Generalmente i risultati per la maggior parte degli indicatori mostrano che le prestazioni ambientali migliorano man mano che aumenta la porzione di materiale di scavo non destinata alla discarica. I benefici si accumulano evitando gli impatti associati alle discariche ed evitando anche la produzione primaria,” spiega il prof. Galler. Una condizione importante sia per i fabbricanti di macchinari che per le aziende di costruzione era che la velocità di perforazione non venisse influenzata negativamente dal nuovo procedimento di DRAGON. Il team è sicuro che questa condizione possa essere soddisfatta, ma la sostenibilità economica del riciclaggio dipende anche dalla domanda di materiale nel cantiere oltre che dalle industrie circostanti. Il consorzio DRAGON ha calcolato che c’è la possibilità di riutilizzare circa l’80 % del materiale di scavo e che il trasporto di questo materiale fino alle industrie riceventi esterne è economico entro un raggio di 150 km. Impatti futuri Il team ora suggerisce che in qualsiasi progetto di perforazione la strategia di gestione del materiale debba tenere in considerazione il materiale di scavo nella fase di pianificazione, con l’obiettivo di rendere i progetti efficienti in termini di risorse, puntando a produrre zero rifiuti. Il prof. Galler ritiene che “Le nostre tecnologie appena sviluppate avranno un impatto strategico sulla gestione sostenibile delle limitate risorse minerali e potrebbero ridurre la dipendenza dell’UE dalle importazioni, migliorando la competitività per le aziende associate con le costruzioni sotterranee e le nuove tecnologie efficienti in termini di risorse.” Il consorzio DRAGON intende ora utilizzare i propri risultati come un esempio per altre aziende nell’industria delle costruzioni, in aggiunta ai propri progetti in corso. “Se si potessero applicare i risultati di DRAGON a questi progetti, una quantità immensa di materiale potrebbe essere usata adesso e nel corso dei prossimi decenni,” conclude il prof. Galler.
Parole chiave
DRAGON, costruzioni sotterranee, riciclaggio, materiali di scavo, perforazione, analisi automatica, analisi del ciclo di vita, rifiuti, efficienza delle risorse, sostenibilità