Economia circolare, il riutilizzo dei sottoprodotti siderurgici

1358
altoforno siderurgia

Le grandi quantità di «loppa» generate potrebbero essere utili per creare lavoro, ricchezza e «risolvere» o almeno «mitigare» la loro difficile gestione. Vediamo come

La Puglia, ospite dell’impianto siderurgico tra i più grandi e impattanti d’Europa, con problemi di funzionalità (in via di soluzione con la recente cessione al gruppo franco-indiano Arcelor-Mittal), potrebbe essere anche «ospite e promotore» di una potenziale realizzazione di un progetto di Economia Circolare che apporterebbe «benefit» economico-sociali e ambientali-occupazionali al territorio e ai partner coinvolti.

La produzione di quantità notevoli di «loppa» (Bfs, Blast Furnace Slag, uno dei sottoprodotti della ghisa destinata alla trasformazione in acciaio) derivante dallo stabilimento ex-Ilva, attuale Arcelor-Mittal Italia S.p.a., di Taranto, si aggira intorno a 1.500.000-2.000.000 ton/anno e costituisce un grosso problema per il suo smaltimento. Le grandi quantità di «loppa» generate annualmente, potrebbero essere infatti utili per creare lavoro, ricchezza e «risolvere» o almeno «mitigare» la loro difficile gestione. Il suo impiego, come additivo nell’importante ma tradizionale, e quantitativamente modesto, campo dei «cementi speciali», potrebbe essere notevolmente aumentato, se il sottoprodotto, venisse utilizzato anche in altri settori meno tradizionali come la produzione di mattoni e di piastrelle ceramiche per l’edilizia.

Di seguito riporto dati e informazioni (ripresi da articoli tecnico-scientifici) relativi a sperimentazioni effettuate, sia a livello sia di laboratorio sia industriale, in cui sono stati utilizzati vari sottoprodotti della produzione delle acciaio (Bfs, Sfs, Ggbs) al fine di generare neo-prodotti da reinserire nei mercati. In questo caso, come in un altro, già trattato in precedenza (il riuso di Rifiuti Contenenti Amianto), sarebbe indispensabile una stretta sinergia tra ricercatori (di base e applicati), operatori industriali (Confindustria, ecc.) e strutture tecnico–politiche.

Il coinvolgimento di queste ultime, in particolare, sarebbe indispensabile per migliorare e aggiornare la normativa, da cui discende l’accettabilità o meno dei neomateriali da reinserire nei mercati. Solo un lavoro sinergico e una comune volontà d’intenti potrebbero sbloccare situazioni, in stallo, per difficoltà connesse a problemi burocratici, spesso dovuti a resistenze di potentati economici non in linea con le nuove soluzioni.

Dati quali-quantitativi sui sottoprodotti dell’industria siderurgica

I sottoprodotti dei processi di produzione della ghisa e dell’acciaio sono di diverso tipo, tra i più importanti si annoverano: la loppa d’altoforno (Bfs, Blast Furnace Slag); le scorie di acciaieria (Sfs, Steel Furnace Slag); la loppa granulata (Ggbs, Ground Granulated Blast Fournace Slag).

La loro composizione è variabile, all’interno dei seguenti intervalli: SIO2: 27-39 %; AL2O3: 8-20 %; CAO:38-50% ; MGO < 10%; anche le loro caratteristiche fisico-meccaniche variabili a seconda del trattamento post produzione. La loro utilizzazione ha una lunga storia nel campo del cemento composito e/o come componenti cementizi nel calcestruzzo. Sia il Bfs sia l’Sfs hanno note proprietà chimico-fisiche che li rendono fondamentali in costruzioni realizzate in particolari condizioni (p.e. fondazioni o strutture da realizzare in ambienti idrati e/o immerse in acque marine e salmastre o ricche in sali minerali).

A tanto si deve aggiungere che le caratteristiche fisico–meccaniche delle scorie di ghisa e di acciaio possono variare, anche notevolmente a seconda dei processi successivi di lavorazione cui sono sottoposte, una volta rimosse dal forno. Per esempio il Bfs, raffreddato con aria, produce un aggregato durevole che si adatta anche ad applicazioni non legate al cemento Portland, per esempio per i calcestruzzi asfaltici. Raffreddando queste scorie con acqua, si ottiene un aggregato da utilizzare per blocchi da muratura e calcestruzzi leggeri. Sempre l’Bfs pellettizzato, granulato e macinato, è utilizzato per produrre «cemento di scorie». Questa tipologia di cemento, rispetto al classico «Portland», crea un più basso calore d’idratazione, migliora la sua resistenza all’attacco «solfatico», alla reazione alcali-silice ed è resistente anche all’azione di acque ricche di cloro. Tale materiale è caratterizzato, inoltre da un basso rischio di «cracking termico» e da elevata resistenza elettrolitica.

Le scorie Sfs, vengono anche utilizzate con successo nell’industria dei trasporti per creare le «bollenti» («hot») pavimentazioni con mix di asfalto, così come nei «Superpave» (materiali rocciosi in matrice di asfalto). La letteratura tecnico-scientifica fornisce precise indicazioni riguardanti l’uso di altri sottoprodotti dei processi siderurgici, infatti oltre a quelli brevemente illustrati, ricordo: le scorie di acciaieria dei convertitori ad ossigeno (Bos, Basic Oxygen Steel Slag); le scorie prodotte dall’acciaieria elettrica (Eaf, Electric Arc Furnace Slag). In particolare tali problemi sono state affrontate in un lavoro di ricerca sperimentale e applicato condotto presso il C.S.M. (Centro di Sviluppo Materiali s.p.a.; Ceca 7210-AA-415, nel 1977). Nel lavoro sono esposti i risultati di dettagliate indagini tecnico-economiche, in cui è stata testata la «loppa d’altoforno» prodotta dall’Italsider (Taranto). La sperimentazione fu allargata dal campo dei calcestruzzi a quella della produzione di piastrelle ceramiche. In questo secondo caso fu dimostrato che la «loppa di altoforno» poteva sostituire materiali naturali sia di basso pregio (sabbia), ma anche materie prime pregiate (caolino), necessarie per la produzione delle piastrelle ceramiche. Nella sperimentazione furono prodotti neo-materiali ceramici con buone caratteristiche termo-chimiche e fisico-meccaniche tali da poter essere immessi nel mercato.

Di seguito riporto parte delle «Conclusioni» (pag. 26 del lavoro): Valorizzazione della loppa di altoforno, M. Tonelli (in bibliografia): «…l’idoneità dei vari campioni di materiale “desolforato” è stata accertata mediante l’introduzione di percentuali diverse del prodotto (loppa) nella miscela base adottata per la realizzazione delle piastrelle … Le prove sperimentali sono state eseguite, in un primo tempo in scala laboratorio e successiva-mente confermate con un test effettuato in un forno industriale … Il prodotto ottenuto allo stato solido tramite arrostimento in aria alla temperatura di 1100-1250°C è risultato idoneo all’impiego, le piastrelle realizzate da miscele contenenti sino al 40% di “loppa trattata” sono risultate di buona qualità».

Riflessioni finali

Questo è il mio secondo intervento (Prove tecniche di Economia Circolare in Puglia, «Villaggio Globale» 11/12/2018) sul potenziale, ma reale contributo che nella nostra Regione, in sinergia: il mondo della ricerca, quello economico-produttivo, e le strutture politico-tecniche potrebbero dare e ricevere, se utilizzassero gli strumenti propri dell’Economia Circolare.

Questa nuova frontiera che rinnova ed esalta le caratteristiche tipiche dello spirito italico (ingegno, adattabilità) è estremamente virtuosa, in quanto tenderebbe a raggiungere, almeno un duplice obiettivo: salvaguardare «beni e risorse ambientali e fisico–territoriali» della regione, generando nel contempo lavoro e ricchezza. Questa «nuova strada» è stata dibattuta e ritenuta fondamentale dalla Commissione Ambiente dell’Ue (dal 2013) tanto che la stessa è riuscita a far «canalizzare» risorse economiche significative per incentivare investimenti tesi alla realizzazione di progetti rientranti nell’E.C. (Horizon 2020).

Non è, evidentemente un mio compito, evidenziare le misure economiche attualmente messe a disposizione dall’Ue in questo campo, ma piuttosto evidenziare, come studioso di E.C, la potenziale occasione a disposizione del tessuto economico–industriale regionale e nazionale e dare indicazioni relativamente ai progetti di mia stretta competenza che permetterebbero, se realizzati, di promuovere lo sviluppo più sostenibile della Regione di cui l’E.C. è e potrebbe e potrebbe diventare, a mio avviso, un pilastro fondamentale.

L’obiettivo finale al quale, si dovrebbe tendere sarebbe:

a) salvaguardare, il più possibile, le risorse e le materie prime non rinnovabili;

b) utilizzare, al meglio, le risorse rinnovabili;

c) «difendere i beni comuni», al fine di contribuire, anche se nel piccolo, alla sopravvivenza e alla vivibilità del pianeta.

Relativamente alla specificità dell’argomento trattato, di portata non trascurabile, spetterebbe eventualmente alla struttura tecnico-scientifico dell’Arcelor-Mittal valutare quanto prima evidenziato, sottoporlo, se ritenuto importante, al vaglio della struttura economico-gestionale per verificarne la potenzialità e la convenienza. Aggiungo, anche se superfluo, che le soluzioni prospettate, potrebbero in seguito ad analisi costi-benefici, eventualmente contribuire a risolvere i problemi di esubero di personale che Arcelor-Mittal ha promesso di affrontare.

Sintesi della bibliografia di riferimento

Preparation of low cost glass-ceramics from molten blast furnace slag ( Ceramics International, April 2012, vol. 38)

Blast furnace slag cement –Manifacture, proprieties and uses. Fasi Ur Rahman.

Sintering mechanism of blast furnace slag-kaolin ceramics. Nasser Y. Mustafa et alii; Material and Design, 31, 2010.

Sintering mechanism of blast furnace slag-kaolin ceramics. Abdallah A. Shaltout. Materials and Design, 2010

Valorizzazione della loppa di altoforno come materia prima secondaria ; suo impiego per manufatti in calcestruzzo e maioliche ad alto valore aggiunto M. Tonelli,1997. CECA.

 

Antonio Paglionico