Indagine sperimentale su un legante a base di cenere di lolla di riso e calce di guscio d'uovo sulla stabilizzazione del suolo sotto attacco acido

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7542 (2022) Citare questo articolo

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Questo studio valuta l’uso di cenere di lolla di riso (RHA)-calce di guscio d’uovo (ESL) e calce commerciale RHA (CL) come leganti alternativi per la stabilizzazione del terreno argilloso, nonché le prestazioni delle miscele leganti del terreno sotto attacco acido. È stato effettuato un disegno composito centrale per analizzare la reattività mediante test batch con una soluzione di acido solforico. Il comportamento fisico e meccanico è stato valutato mediante test di compattazione e resistenza a compressione non confinata (UCS). I test di reattività hanno dimostrato una migliore neutralizzazione dell'acidità dei contaminanti per le miscele con ESL. La massima resistenza alla compressione, reattività e incapsulamento parziale degli elementi tossici sono associati all'applicazione del 30% di RHA e del 6% di ESL nel terreno. Il gel AC-S-H è osservato in fasi scarsamente cristalline attraverso il modello XRD. L'applicazione di RHA-ESL in terreni esposti ad attacchi acidi ha una fattibilità ambientale. Si consiglia l'analisi dei processi di macinazione dell'RHA abbinati alla resistenza della miscela nel tempo e le sue prove applicative in barriere impermeabili, in discarica.

I rifiuti solidi rappresentano una preoccupazione crescente a livello globale, principalmente a causa della crescita demografica e del consumismo1. Uno dei principali generatori di rifiuti è la produzione mondiale di riso, che si stima produca 750 milioni di tonnellate di lolla di riso all'anno2. Inoltre, esiste un nuovo campo di studi legato alla valorizzazione dei rifiuti del settore alimentare, il guscio d’uovo. Ogni anno nel mondo si generano 4,91 milioni di tonnellate di rifiuti di gusci d’uovo, di cui 278.250 in Brasile3.

La lavorazione del riso genera 160 milioni di tonnellate di rifiuti composti da lolla di riso, che vengono destinati alle discariche2 o a fini energetici4. La porzione di lolla di riso utilizzata a fini energetici viene regolarmente utilizzata come combustibile nelle caldaie per la produzione di energia e, dopo essere bruciata, genera un nuovo rifiuto: le ceneri di lolla di riso (RHA). RHA è considerata una pozzolana per la sua fonte di silice amorfa4; che promuove l’applicazione di RHA in molteplici destinazioni, come produzione di calcestruzzo5,6,7, malte8,9, processi di bonifica del suolo10, adsorbimento11; costituzione di geopolimeri12 e trattamento degli effluenti13.

Le caratteristiche dell'RHA e il suo potenziale come materiale pozzolanico dipendono fortemente dai metodi e dalle condizioni che hanno originato l'RHA4,14. Gli RHA di diversi settori possono avere un diverso contenuto di silice amorfa e aree superficiali specifiche, nonché altre caratteristiche distinte che sono ancora poco esplorate14,15. Pertanto, è importante non solo la caratterizzazione dell'RHA, ma anche l'esplorazione del suo utilizzo in miscele con materiali che aumentano l'alcalinità dell'ambiente (es. calce).

In questo contesto, molti studi hanno valutato l’uso dei rifiuti di gusci d’uovo come fonte alternativa di calcio per diverse applicazioni geotecniche e di edilizia civile3,16,17,18,19,20. Inoltre, gli studi hanno osservato che la calce a guscio d'uovo (ESL) si presenta come un materiale eccellente per la stabilizzazione del suolo insieme a una fonte pozzolanica, come l'RHA, e un legante più sostenibile della calce dolomitica perché evita l'estrazione e il miglioramento dei minerali calcarei4,20,21.

Sebbene questi studi esplorino l’applicazione isolata di RHA e calce a guscio d’uovo per lo sviluppo di nuovi materiali, mancano studi che utilizzino questi due materiali in una miscela per migliorare il comportamento meccanico e reattivo dei terreni residui argillosi compattati. Queste miscele possono essere applicate, ad esempio, su barriere impermeabilizzanti nelle discariche e soggette a contatto con contaminanti acidi derivanti dallo smaltimento di rifiuti o sterili. Queste barriere possono impedire il degrado della sua microstruttura e impedire la migrazione di contaminanti nel sottosuolo22.

Questo articolo colma questa lacuna confrontando la calce a guscio d’uovo RHA con la calce commerciale RHA come leganti alternativi per la stabilizzazione del suolo. È stato eseguito un disegno sperimentale per indagare i fattori che potrebbero influenzare significativamente la reattività delle miscele terreno argilloso-RHA-calce. Inoltre, nelle miscele sono state condotte la caratterizzazione delle ceneri della lolla di riso, test di resistenza alla compressione non confinata, prestazioni ambientali e analisi chimiche e mineralogiche.