Scheda progetto
Enel Spa – Divisione Generazione Ed Energy Management – Area Tecnica Ricerca
Ceneri doc – impiego ad alto valore aggiunto delle ceneri di carbone
| Informazioni sul candidato: |
| Ragione sociale |
Enel Spa – Divisione Generazione Ed Energy Management – Area Tecnica Ricerca
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| Settore |
Energia
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| Sito web |
http://www.enel.it/ricerca/index.asp |
| Attivita dell'impresa |
Enel è tra i primi operatori di energia elettrica nel mondo. Primo operatore elettrico in Italia con oltre 40.000 MW di potenza installata e secondo nella distribuzione e vendita di gas. 28 milioni di clienti italiani nell'elettricità e 1,7 milioni di clienti nel gas. Enel è la prima società al mondo nel campo delle energie rinnovabili con oltre 16.000 MW.
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| Certificazioni |
20 impianti ISO 14001 10 centrali EMAS (www.enel.it/it/produzione/impianti/script/1_4_1.asp) Marchio 100% energia verde a Enel GreenPower Global Energy Award 2002 quale 'Società dell'anno per le Energie Rinnovabili', premio indetto dal Gruppo editoriale Business Week/Platts. (http://enelgreenpower.enel.it/store/edicola/689/Global%20Energy%20Awards.pdf)
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| Forme di controllo della gestione |
Enel redige annualmente: Rapporto Ambientale (http://www.enel.it/ambiente/leggi_documenti/leggidoc_02_it.shtm) Bilancio di Sostenibilità (http://www.enel.it/sostenibilita/2002/)
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| Certificazioni del prodotto |
Prodotto sperimentale in fase di qualificazione
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| Informazioni sull'innovazione: |
| Titolo |
Ceneri doc – impiego ad alto valore aggiunto delle ceneri di carbone
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| Presentazione dell'innovazione |
L’innovazione mira al riutilizzo delle ceneri di carbone per la produzione di materiali speciali per calcestruzzi ad elevate prestazioni. Questi materiali sono ottenuti a partire dalla selezione granulometrica e dalla successiva ultra-macinazione delle ceneri e sono caratterizzati da una granulometria molto fine, da una elevata superficie specifica e da spiccate proprietà pozzolaniche. Si ha così un incremento del valore aggiunto delle ceneri di carbone insieme a una sensibile riduzione dei consumi di cemento, e quindi della CO2 emessa dal relativo ciclo di produzione.
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| Progettista |
Giulio Belz
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| Innovazione di |
prodotto
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| Tema |
qualità ambientale
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| Descrizione dell'innovazione |
L’idea di fondo del progetto è quella di utilizzare le ceneri di carbone per produrre materiali di aggiunta, a parziale sostituzione del cemento, per calcestruzzi ad alte prestazioni (elevata resistenza ed elevata durabilità), da destinare alla realizzazione di grandi infrastrutture. Per queste applicazioni viene attualmente utilizzato quale materiale di aggiunta la silica fume, un residuo dell’industria delle leghe ferro-silicio prodotto in quantità molto limitata rispetto alla domanda (circa 1.5 Mt/anno nel mondo) e di conseguenza venduta a costi molto elevati (fino a 500 €/t). Le ceneri di carbone, opportunamente micronizzate, possono consentire di soddisfare una richiesta di produzione di calcestruzzo ad elevate prestazioni di gran lunga superiore a quanto oggi non si riesca a fare con la sola silica fume, a costi decisamente più competitivi.
La principale caratteristica delle ceneri micronizzate o microceneri, è costituita dalla capacità di ridurre sensibilmente la richiesta d’acqua degli impasti per calcestruzzi con essa preparati. Questo effetto si basa in parte sul riempimento dei vuoti da parte delle particelle fini (al di sotto di 20 micron) che altrimenti sarebbero occupati dall’acqua, ed in parte sulla forma sferica delle particelle e sulla loro ridotta capacità di assorbimento d’acqua. Per queste ragioni nei calcestruzzi con ceneri micronizzate è possibile adottare, a parità di lavorabilità, un rapporto acqua cemento pari a 0.35 contro valori prossimi a 0.5 per i calcestruzzi ordinari. La ridotta richiesta d’acqua, insieme alla elevata reattività delle microceneri in presenza di idrossido di calcio (reazione pozzolanica), consentono di ottenere calcestruzzi ad elevata resistenza, caratterizzati inoltre da una struttura compatta e impermeabile, e pertanto durabile al degrado provocato da agenti aggressivi esterni.
I principali vantaggi ambientali derivanti dall’impiego dell’innovazione proposta possono essere così sintetizzati:
• riutilizzo a maggior valore aggiunto delle ceneri prodotte dalla combustione del carbone per la produzione di energia elettrica;
• riduzione del consumo di cemento Portland e relativa riduzione della emissione di CO2 per la sua produzione, in misura di 1 ton di CO2 per ogni tonnellata cemento sostituito;
• contenimento della estrazione di inerti naturali a seguito della minor quantità di calcestruzzo necessario per la realizzazione delle opere (opere più snelle in virtù della maggiore resistenza specifica dei materiali utilizzati).
L’innovazione prevede la produzione di ceneri micronizzate attraverso due fasi di processo: produzione per ventilazione; produzione per macinazione. Il primo trattamento consente di separare a secco, mediante aerovagliatura con classificatore aerodinamico ad altissima efficienza, la frazione fine presente nelle ceneri tal quali, mediamente inferiore a 20 micron. Il prodotto è costituito esclusivamente da particelle perfettamente sferiche, a bassissimo tenore di incombusti, di qualità elevata. Con questa tecnologia è possibile recuperare oltre il 75 % del contenuto teorico di materiale fine presente nelle ceneri di partenza che corrisponde mediamente al 30 – 40 % in peso. La rimanente frazione, caratterizzata da una granulometria compresa tra 20 e 150 micron, viene micronizzata mediante macinazione ad umido in mulini a microsfere. Il trattamento viene spinto fino al raggiungimento della granulometria richiesta (normalmente D90 inferiore a 10 micron) attraverso un ricircolo del materiale all'interno dei mulini. La quantità d’acqua è normalmente dosata nel rapporto 1:1 rispetto alla cenere. Il prodotto finale è sotto forma di slurry omogeneo, facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile nella fase di confezionamento del calcestruzzo.
Dal punto di vista gestionale, il processo, permette di ottenere, con entrambi i trattamenti, una completa valorizzazione del residuo iniziale senza creare emissioni e/o ulteriori flussi di materiale di scarto.
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| Data della prima realizzazione |
Giugno/agosto 2003
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| Benefici ambientali |
I benefici ambientali possono essere estrapolati partendo da quelli verificati per la silica fume e cioè:
- incremento del valore aggiunto delle ceneri di carbone per impieghi nel settore delle costruzioni;
- riduzione del consumo di combustibili non rinnovabili per la minore quantità di cemento richiesto e, di conseguenza, riduzione delle emissioni di CO2;
- contenimento della estrazione di inerti naturali a seguito della minore quantità di calcestruzzo necessaria per la realizzazione delle opere a parità di prestazioni finali (carichi di progetto);
- riduzione della quantità di rifiuti da demolizione per effetto delle ridotte dimensioni delle opere e dell’aumento della loro vita utile;
- riduzione dei consumi energetici e dell’inquinamento sonoro conseguente alla possibilità di produrre calcestruzzi autolivellanti che non necessitano della vibrazione dei casseri;
- conseguente opportunità di posa in opera dei getti anche durante le ore notturne nelle aree urbane, consentendo un ridotto impatto del cantiere sulla viabilità stradale ed, in particolare, ridotti fenomeni di congestione del traffico nelle aree urbane;
- riduzione dell’inquinamento prodotto dai mezzi pesanti adibiti al trasporto in opera del calcestruzzo per effetto delle minori quantità da movimentare e ridotta.
| Altri benefici ambientali |
Sì |
No |
| Minor consumo energie non rinnovabili |
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| Diminuzione scarichi inquinanti |
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| Riduzione rifiuti prodotti |
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| Ricorso energie rinnovabili |
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| Minor consumo materie prime |
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| Ricorso a risorse locali |
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| Miglior uso infrastrutture esistenti |
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| Minor ricorso a trasporto e logistica |
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| Valutazione dell'impatto dell'innovazione sul sistema |
La possibilità di disporre delle microceneri ad un costo inferiore rispetto a quello del cemento, consente di aumentare la penetrazione dei calcestruzzi ad alte prestazioni (alta resistenza e autolivellanti) per la realizzazione di grandi opere, abbassandone il prezzo a livelli paragonabili a quello del calcestruzzo ordinario.
Inoltre, la crescente domanda di calcestruzzo ad alte prestazioni per la realizzazione di grandi opere e infrastrutture, consente di ipotizzare che nel volgere di pochi anni tutte le ceneri di carbone prodotte in Italia possano trovare una piena collocazione in qualità di microceneri. Questo vuol dire che, stimata la disponibilità di ceneri di carbone in Italia in circa 1,5 Mt/anno, con un fattore di sostituzione cemento/microceneri pari al 20% sarà possibile realizzare 15 Mm3/anno di calcestruzzo ad alte prestazioni.
Sono di seguito quantificati i risparmi energetici e di materie prime nonché la riduzione delle emissioni di gas serra, derivanti dalla conseguente minore produzione di cemento:
- 1.4 Mm3/anno di metano;
- 1.65 Mt/ anno di calcare;
- 0.5 Mt/ anno di argilla;
- 1.5 Mt/ anno di CO2 emessa.
Inoltre, considerato che il calcestruzzo ad alte prestazioni (con il 20% di cemento sostituito da microceneri) sviluppa resistenze fino a tre volte maggiori rispetto al calcestruzzo ordinario, è possibile, per conseguire gli stessi obiettivi prestazionali di quest’ultimo, ridurre di un fattore 3 la sezione degli elementi strutturali delle opere con esso realizzate. A questo può corrispondere una diminuzione del volume complessivo delle strutture fino a 2/3. Il vantaggio è sia in termini di risparmio di inerti naturali da cava (ghiaia e ghiaino) che di riduzione dell’inquinamento dovuto ai mezzi pesanti che trasportano il calcestruzzo. Il primo è valutabile in circa 450 Kg (su 750) per ogni m3 di calcestruzzo impiegato da cui deriva complessivamente una minore necessità estrattiva pari a circa 6.75 Mt/anno. Il secondo valutabile in circa un milione di autobetoniere, da 10 m3 ognuna, che non sarà necessario far circolare.
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| Altri attori sociali coinvolti per la promozione e lo sviluppo dell'innovazione |
Lo sviluppo e la verifica dell’innovazione proposta è affidata ad un gruppo di lavoro costituito da ENEL e da Università della Basilicata, Politecnico di Bari, e Università di Pisa.
Sono in via di definizione azioni di promozione dell’innovazione da svolgere in collaborazione di singoli produttori di calcestruzzi, sia con le associazioni di categoria italiane sia con gli organismi associativi internazionali che svolgono, a loro volta, azione di supporto per il riconoscimento normativo necessario ad una ampia e sicura diffusione dell’innovazione proposta.
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| Politiche di comunicazione ambientale e sociale adottate |
Ambiente: pubblicazione del Bilancio Ambientale (dal 1996) e del Bilancio di Sostenibilità (dal 2004), comunicazione mirata alla valorizzare degli aspetti ambientali, turistici e culturali delle aree attigue agli impianti con focus su conservazione dell'ambiente, fauna, flora, studio del territorio, attività sportive e ricreative, sentieri Energia e Natura, Oasi, itinerari culturali (www.enel.it/natura). Cultura e Industria: diffusione della cultura scientifica su energia, ambiente e sviluppo sostenibile (dal 2001) con la rubrica "Ambiente" del proprio portale (www.enel.it/ambiente) nella quale sono pubblicati i magazine E-cology e E-nergy e apertura di un forum a scopo di promuovere il dibattito sulle tematiche trattate (http://community.enel.it:8080/~ScienzaAmbiente/topics). Storia dell'industria elettrica e ruolo nel sistema economico e sociale nazionale (http://www.enelikon.it). Centrale Aperta per rendere i cittadini partecipi del patrimonio tecnologico e umano dei nostri impianti: visite guidate, e iniziative culturali (http://www.enel.it/it/produzione/index.asp, http://enelgreenpower.enel.it/it/index.html). Enel per l'Arte: utilizzo della luce come strumento di valorizzazione e come arte stessa, illuminazione artistica, restauro, mostre, eventi culturali. Iniziative di comunicazione per la diffusione delle energie rinnovabili: 13 le centrali visitabili dalle scuole su tutto il territorio. Partecipazione alla Giornata Nazionale delle Energie Rinnovabili per informare sullo sviluppo energetico sostenibile. Progetto NetPoint per offrire alla popolazione locale collegamenti internet gratuiti. Incontri con gli studenti presso le scuole su problematiche ambientali per confrontarsi e trovare le soluzioni tecniche applicabili. Natale nelle comunità rurali dei paesi in via di sviluppo: nel 2001 installato un tetto fotovoltaico su un ospedale di un villaggio del Kenya; nel 2002 un sistema fotovoltaico per il villaggio di Rigoberta Menchù in Guatemala. Per la campagna di sostituzione del Contatore Elettronico ha sviluppato un nuovo Manuale d'Istruzioni, con focus sui consumi razionali. Sezione web 'Casa Virtuale': un viaggio attraverso una casa 'tipo' per individuare il proprio profilo di consumo (http://www.enel.it/eneldistribuzione/index.asp).
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