Trasformare gli scarti di cava di rocce granitoidi in nuove risorse

l progetto LIFE-REGSII propone la realizzazione di un impianto pilota dimostrativo, in cui i rifiuti di lavorazione del granito ornamentale prodotti nel polo estrattivo di Buddusò-Alà dei Sardi (Sardegna Nord-Occidentale; Figura 1), possano diventare risorse utili a soddisfare la richiesta di quarzo e feldspati dell’industria ceramica e vetraria italiana ed estera.

Contenuto realizzato nell’ambito del progetto CNR 4 Elements

Trasformare gli scarti di cava di rocce granitoidi in nuove risorse

di Aida Maria Conte e Carmela Vaccaro 

Sin dalla preistoria il granito viene utilizzato nella costruzione e decorazione dei principali monumenti realizzati. Fra le eccellenze troviamo la Piramide di Cheope, conosciuta anche come Grande Piramide di Giza, con i monumenti funerari in essa custoditi; il colosso di Tolomeo II, antica statua egizia di dimensioni colossali, rinvenuta il 4 ottobre 1995 sul fondale marino al largo di Alessandria d’Egitto. Gli archeologi ritengono che questa statua facesse parte di un gruppo di cinque enormi statue di sovrani erette di fronte al celebre Faro di Alessandria considerato come numerosi altri monumenti classificati dall’UNESCO, patrimonio dell’Umanità. 

L’attività estrattiva delle rocce granitiche, particolarmente quella dei graniti usati a scopo ornamentale, ha come effetto negativo la produzione di grandi quantità di scarti, poiché solo alcuni dei blocchi estratti dalle cave sono idonei per essere utilizzati come pietre ornamentali. La maggior parte dei blocchi infatti, presenta “difetti” rappresentati da fratture, vene, disomogeneità tessiturali e cromatiche legate a variazioni locali della granulometria o della composizione mineralogica o anche alla presenza di inclusi di rocce di diversa composizione che ne abbassano il valore estetico e le proprietà fisiche. Ciò implica che, per ogni metro cubo di granito estratto per scopi ornamentali, si produce mediamente un equivalente volume di scarti (sfridi), che vengono collocati in discariche. L’accumulo del materiale posto a discarica, per sua natura resistente al degrado, rappresenta uno dei maggiori problemi paesaggistici ed ambientali delle aree in cui si concentra l’attività estrattiva di rocce granitoidi. 

Il problema del consumo di suolo legato alla coltivazione di granito in cava si è amplificato con il boom economico del dopoguerra: l’industrializzazione e l’incremento demografico hanno aumentato il fabbisogno di questo materiale non solo come pietra ornamentale ma soprattutto per l’approvvigionamento di minerali largamente impiegati nell’industria ceramica, del vetro, dei pannelli solari e delle costruzioni quali il quarzo ed i feldspati, i principali costituenti delle rocce granitoidi. In particolare, i feldspati, silicati alluminiferi di calcio-sodio (plagioclasi) o potassio (K-feldspati), grazie alla loro ampia variabilità composizionale sono particolarmente idonei ad essere utilizzati come fondenti nell’industria ceramica. 

La crescita del settore estrattivo ha comportato la creazione di nuove e più grandi discariche nei poli estrattivi al fine di soddisfare le esigenze di smaltimento della mole di rifiuti generati, determinando significativi danni al territorio.

Negli ultimi decenni l’esigenza di crescita e sviluppo sostenibile della società è andata di pari passo con l’esigenza di salvaguardia delle risorse ambientali. Ciò ha promosso studi finalizzati alla valorizzazione dei residui dell’attività estrattiva e di lavorazione di rocce di vario tipo ed ha permesso di apprendere nuove metodologie e strategie per il recupero delle cave ed il riutilizzo degli scarti in esse presenti. Ad esempio, i tempi molto lunghi necessari per la degradazione degli scarti di lavorazione delle pietre ornamentali granitoidi, hanno suggerito l’idea di un loro utilizzo nella produzione di calcestruzzi ad elevata densità, da destinare ad opere quali, per esempio, i basamenti di pale eoliche e/o dighe o altre infrastrutture strategiche. 

Il programma LIFE è lo strumento di finanziamento dell’Unione Europea per progetti di salvaguardia della natura, dell’ambiente e di azioni per il clima. Nell’ambito del LIFE, il progetto LIFE-REGSII propone la realizzazione di un impianto pilota dimostrativo, in cui i rifiuti di lavorazione del granito ornamentale prodotti nel polo estrattivo di Buddusò-Alà dei Sardi (Sardegna Nord-Occidentale; Figura 1), possano diventare risorse utili a soddisfare la richiesta di quarzo e feldspati dell’industria ceramica e vetraria italiana ed estera. Il progetto, oltre a definire i protocolli di analisi utili ad ottimizzare il processo di valorizzazione dei minerali industriali che costituiscono gli sfridi, si pone l’obiettivo di i) introdurre soluzioni sostenibili per abbattere il consumo energetico, ii) collocare i minerali anche non ceramici nel ciclo produttivo dell’industria tecnologica italiana e, iii) destinare i materiali non nobili a utilizzi nel campo dell’edilizia residenziale e stradale. 

Trasformare gli scarti di cava di rocce granitoidi in nuove risorse

Figura 1. Area test del polo estrattivo dei graniti ornamentali di Buddusò-Alà dei Sardi (Sardegna Nord-Occidentale). Le frecce indicano scarti di estrazione accumulati in discarica.

 

L’uso efficace ed integrato, in un circuito circolare, consentirà di soddisfare le esigenze di approvvigionamento di materie prime senza sacrificare nuovo suolo, anzi intervenendo con azioni di riqualificazione del suolo compromesso dalla presenza delle discariche. Infatti, sempre nell’ottica della tutela qualitativa e quantitativa del suolo e delle risorse idriche, il riutilizzo degli scarti di cava consente di limitare il rischio che fasi minerali accessorie, comunemente presenti negli sfridi, alterandosi a seguito dell’esposizione agli agenti atmosferici, possano rilasciare nell’ambiente elementi tossici.   

Il progetto LIFE+ REGSII, attraverso un protocollo analitico che comprende analisi petrografiche, diffrattometriche (XRD), microscopia elettronica (SEM-EDS), microanalisi (EMP) e spettroscopia Raman ed Infrarosso, prevede di caratterizzare da un punto di vista strutturale, tessiturale e composizionale campioni rappresentativi di sfridi delle rocce granitoidi di ognuna delle 18 discariche che insistono nell’area test del polo estrattivo di Buddusò-Alà dei Sardi. Ciò vale a dire definire la forma, le dimensioni, i rapporti relativi e la composizione chimica dei minerali nei campioni selezionati così da evidenziarne la geodiversità (Figura 2). Ciò da un lato contribuirà, in funzione dei “marker” mineralogici, a classificare il materiale stoccato in ognuna delle 18 discariche come qualitativamente migliore per essere utilizzato come prodotto commerciale, e dall’altro consentirà di individuare sperimentalmente, per le diverse litologie, i metodi di trattamento fisico più efficaci per arricchire ed estrarre i minerali utili per gli usi industriali.

Trasformare gli scarti di cava di rocce granitoidi in nuove risorse

Figura 2.  A) campione di roccia granitoide proveniente da una delle 18 discariche che insistono nel polo estrattivo di Buddusò-Alà dei Sardi; b) analisi semiquantitativa della percentuale delle fasi minerali presenti nel campione ottenute tramite Diffrattrometria dei Raggi X (XRD); c) immagine al microscopio elettronico (SEM) che evidenzia le fasi minerali presenti nel campione, la loro forma ed i loro rapporti; d) immagine al microscopio elettronico (SEM) a maggiore ingrandimento che mostra i dettagli tessiturali e composizionali delle fasi feldspatiche presenti nel campione. La coesistenza di piccole porzioni di plagioclasio (feldspato calcio-sodico) nel feldspato potassico (K-feldspato) e di quest’ultimo nel plagiocalsio nonchè la presenza di altre fasi (epidoto) hanno significativa influenza sulle proprietà fondenti dei feldspati.

 

Per gli scopi industriali di fondamentale importanza è valutare il grado di purezza dei concentrati di minerali specifici derivanti dal granito cavato attraverso processi di arricchimento per separazione, e la composizione chimica dei minerali estratti. Solo un’accurata analisi dei prodotti separati consentirà infatti di valutare nel dettaglio la loro idoneità di impiego in campo tecnologico. Ad esempio, l’impiego del quarzo è legato al grado di purezza di questo minerale, mentre nel caso dei feldspati è la composizione chimica ed i rapporti tessiturali tra le specie feldspatiche anche nei singoli cristalli (Figura 2d) che ne determinano le proprietà tecnologiche, prima fra tutte il loro effetto fondente.

Il progetto applicherà la direttiva dell’Unione Europea sulla gestione dei rifiuti delle industrie estrattive (Unione Europea, 2009), la direttiva di consumo zero di suolo e la direttiva acqua.

Infine, il progetto, attraverso attività di informazione e formazione, coinvolgerà gli operatori del settore a livello locale, regionale, nazionale ed europeo per diffondere i principi di economia circolare presso le aziende del settore e in questo modo favorire la transizione ecologica e il recupero del suolo compromesso. Il progetto si propone di porre la massima attenzione nel rendere economicamente sostenibili gli interventi di riqualificazione di aree degradate da discarica, incentivandone l’utilizzo come aree di approvvigionamento di minerali industriali e consentendo di intervenire per restituire alle funzionalità ecosistemiche un territorio degradato e compromesso, per cui sarà predisposto un piano di riqualificazione ambientale del territorio liberato dai rifiuti.

di Aida Maria Conte(CNR-IGAG); Carmela Vaccaro (Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale e Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e dalla Prevenzione, Università di Ferrara)

* Con il contributo di: Daniela Guglietta (CNR-IGAG), Cristina Perinelli(Dipartimento di Scienze della Terra, Sapienza Università di Roma), Elena Marrocchino (Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e dalla Prevenzione, Università di Ferrara), Giovanni Soro (Soro Giorgino Angelo & C. snc Di Zizi Luigia & C.) 

 

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