Impiego di vetro e alluminio da RSU per la stabilizzazione idrotermica alcalina di un suolo inquinato da Cr(VI)

La definizione di strategie sostenibili per il rimedio dei suoli inquinati da metalli pesanti rappresenta una delle principali sfide ambientali, considerato che i metalli pesanti non sono degradabili e quindi tendono ad accumularsi nel suolo. Tra le diverse metodologie di bonifica, quella della stabilizzazione/solidificazione (S/S) è sicuramente una delle più efficaci ed economicamente vantaggiose. Essa consiste nell’apporto al suolo di materiali e/o reagenti chimici capaci di ridurre la solubilità e la tossicità degli inquinanti e/o di immobilizzarli all’interno di fasi solide di neosintesi. In questo studio, è stato testato un metodo innovativo di S/S per la stabilizzazione del cromo esavalente (Cr(VI)) in un suolo sabbioso mediante l’impiego di materiali di scarto, quali vetro e alluminio provenienti da RSU, in condizioni idrotermiche alcaline. L’obiettivo è stato quello di valutare la capacità della tecnica di S/S di ridurre il Cr(VI) a Cr(III), forma meno tossica e molto stabile nel suolo, e di immobilizzare successivamente il Cr(III) in minerali di neoformazione. Il suoloè stato inquinato artificialmente con una soluzione di K2Cr2O7 fino a 1500 mg kg-1 (Cr totale) e lasciato poi indisturbato per 3 mesi fino a stabilizzarsi ad una concentrazione finale di 580 mg kg-1 di Cr(VI). E' stato quindi addizionato con una miscela di vetro e alluminio polverizzati e KOH (MIX), in rapporto di 1/10 e 1/20 (MIX:suolo, m/m). I campioni di suolo+MIX sono stati trasferiti in barattoli di HDPE, addizionati con acqua (1:2 m/v) e conservati in stufa a 90°C. Due controlli di suolo senza MIX, trattati a 90°C solo con KOH e solo con acqua, sono stati preparati in contemporanea. Dopo 1, 7, 30 e 60 giorni è stata prelevata da ciascun barattolo un’aliquota di suolo per la determinazione del Cr(VI) e le estrazioni sequenziali del Cr . Inoltre, al fine di comprendere i meccanismi di stabilizzazione del Cr, i campioni sono stati sottoposti ad analisi mineralogica mediante diffrazione di raggi X (XRPD), e di micro fluorescenza di raggi X (µ-XRF). Il trattamento S/S ha prodotto una netta e rapida diminuzione della concentrazione di Cr(VI) nel suolo, soprattutto in presenza di MIX. Dopo soli 7 giorni, la concentrazione di Cr(VI) nel suolo+MIX si è ridotta del 94% e 98% rispetto a quella iniziale (per le miscele 1/10 e 1/20, rispettivamente). Nei campioni controllo, la riduzione è stata invece del 71% (controllo con KOH) e 85% (controllo senza KOH). Prolungando il trattamento fino a 60 giorni, le concentrazioni di Cr(VI) si sono ridotte ulteriormente, risultando il trattamento con MIX sempre quello più efficace (sia 1/10 che 1/20). Inoltre, in presenza di MIX, la mobilità del Cr si è significativamente ridotta rispetto ai controlli, come dimostrato dalle estrazioni sequenziali. Infatti, già dopo 7 giorni ben il 95% e 87% del Cr totale è apparso legato al suolo in forme stabili (per le miscele 1/10 e 1/20, rispettivamente), mentre nei controlli solo il 55% e 38% del Cr è risultato stabilizzato nella fase solida (in presenza e assenza di KOH, rispettivamente). Nei successivi rilievi, la stabilità del Cr è aumentata considerevolmente nel tempo, anche nei controlli, senza tuttavia raggiungere i risultati ottenuti in presenza di MIX. L’analisi mineralogica ha rivelato in tutti i campioni una diminuzione di quarzo e illite e, in alcuni casi, la formazione di zeolite (edingtonite). Il trattamento idrotermico alcalino ha modificato profondamente la struttura del suolo, come dimostrato dall’analisi µ-XRF, e favorito l'intrappolamento del Cr in macroaggregati contenenti Si, K, Al, Fe e Mn. Ulteriori indagini microanalitiche sono in corso per studiare i meccanismi di inclusione del Cr in tali aggregati.