Fresato d’asfalto: da rifiuto a risorsa

I vantaggi ambientali del riciclo del fresato d'asfalto nell'ottica del ciclo di vita

 

Introduzione
Il presente lavoro è parte di un più ampio progetto di ricerca che ha coinvolto la Regione Lombardia, il Laboratorio Energia Ambiente di Piacenza (LEAP) attraverso il Centro Studi MatER e il gruppo di ricerca AWARE (Assessment on WAste and REsources) del Politecnico di Milano. L'obiettivo generale è stato quello di valutare il sistema di gestione dei rifiuti non pericolosi da costruzione e demolizione (C&D) implementato in regione tramite la metodologia dell'analisi del ciclo di vita (LCA), al fine di evidenziare le criticità attuali e di individuare possibili strategie di miglioramento. Lo studio completo è disponibile sul sito istituzionale della regione Lombardia.
In questa analisi, l'attenzione è stata rivolta al fresato di asfalto anche indicato come Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), ovvero il materiale risultante dalla scarifica (demolizione profonda in blocchi) o fresatura (rimozione superficiale mediante fresa) delle pavimentazioni stradali a fine vita. Il fresato rientra quindi nella categoria dei rifiuti da costruzione e demolizione ed è di norma identificato come rifiuto non pericoloso con il codice CER 170302 (miscele bituminose non contenenti catrame di carbone).
La promozione di una corretta gestione del fresato e la sua valorizzazione mediante tecniche di riciclo, atte a garantirne il reinserimento nel settore delle costruzioni stradali, oltre a essere vantaggioso per gli operatori del settore, diviene ormai indispensabile per le pubbliche amministrazioni e gli enti locali che mirano al raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità e di economia circolare.
Nell'ambito delle azioni che Regione Lombardia ha intrapreso a sostegno della green economy rientra il presente progetto di ricerca che ha previsto lo svolgimento di diverse attività:
- stima dei quantitativi di fresato prodotti in regione e del livello di riciclo attualmente raggiunto;
- indagine degli aspetti inerenti il riciclo del fresato, per comprendere quali sono le modalità di lavorazione, il livello delle tecnologie adottate e le caratteristiche di materiali prodotti;
- valutazione della tipologia e dei quantitativi di materia prima risparmiata a seconda dei diversi utilizzi del fresato;
- valutazione degli impatti ambientali associati all'attuale sistema di gestione del fresato mediante applicazione dell'analisi del ciclo di vita;
- individuazione ed analisi di scenari alternativi di gestione per fornire a Regione raccomandazioni sulle possibili misure atte a garantire il miglioramento delle prestazioni ambientali ed energetiche del sistema.


Modalità e tecnologie disponibili per il recupero del fresato
Il fresato da scarifica del manto stradale può essere utilizzato "tal quale", ovvero come aggregato sciolto senza alcuna rigenerazione del legante in esso contenuto, per la realizzazione di rilevati, sottofondi, stabilizzati, riempimenti e fondazioni stradali. Per queste applicazioni, al fine di evitare lo sviluppo di deformazioni eccessive a seguito della compattazione, di norma l'impiego di fresato viene limitato al 50% nel caso degli strati più profondi (sottofondi/rilevati del corpo stradale) e al 30% negli strati più superficiali (fondazioni/misti cementati).
Nel caso di utilizzo del fresato per la produzione di nuovo asfalto, le tecniche impiegate si distinguono, in base alla temperatura di processo, in riciclo a caldo (T=150-190 °C) (Hot Mix Asphalt - HMA), a tiepido (T=100-120 °C) e a freddo (T<50°C) (Cold Mix Asphalt - CMA) e possono essere realizzate in impianti stazionari oppure direttamente in sito mediante appositi treni di macchine operatrici (Foto 1).
Tralasciando il riciclo a tiepido, che non vede ancora applicazioni su scala industriale in Italia, ciascuna tecnologia presenta vantaggi e svantaggi specifici: nel caso delle tecniche a freddo, i principali vantaggi ambientali sono associati alla riduzione dei consumi energetici e delle emissioni prodotte dall'impianto, in quanto il processo non richiede il riscaldamento degli inerti (e del fresato), e ai minori costi di installazione ed esercizio dell'impianto, che si configura come un impianto di betonaggio (Foto 2). Inoltre, il riciclo a freddo consente di raggiungere teoricamente fino al 100% di inserimento di fresato nelle miscele, e di ottenere, quindi, un maggior risparmio di risorse naturali. Per contro, gli asfalti prodotti a freddo richiedono l'utilizzo di leganti bituminosi (emulsione bituminosa o bitume schiumato) e cemento, il cui dosaggio deve essere preventivamente determinato mediante analisi di laboratorio e campi prove (Foto 3) per verificare che le miscele bituminose ottenute rispettino i requisiti previsti dagli standard di riferimento (UNI 13108). Tuttavia, gli asfalti freddi presentano caratteristiche prestazionali inferiori rispetto agli asfalti tradizionali prodotti a caldo; pertanto, il loro utilizzo nel manto stradale è di solito limitato ai soli strati di base, per strade ad alto traffico veicolare, o di base/binder per strade a medio/bassa percorrenza.
Nel caso del riciclo a caldo, l'impianto è più complesso (Foto 4) e richiede opportune dotazioni per evitare che, durante la fase di asciugatura e riscaldamento degli inerti, il fresato venga a contatto diretto con la fiamma; in questo modo è possibile preservare le caratteristiche del bitume presente nel fresato e anche limitare lo sviluppo di emissioni nocive dall'impianto (il cosiddetto "blue smoke").
In Italia, però, il recupero del fresato non trova ancora dovuto riscontro: lo smaltimento in discarica presenta ancora una quota piuttosto rilevante (30%) mentre l'impiego di fresato in applicazioni di più alto valore (i.e. produzione a caldo e a freddo di asfalto) raggiunge solo il 50% contro una media in Europa che si attesta al 70%, e vede alcuni paesi, come Germania e Finlandia, superare la quota del 90%.


La gestione del fresato in regione Lombardia

La stima del fresato prodotto e gestito in regione è stata effettuata basandosi sui dati contenuti nelle dichiarazioni MUD degli impianti che hanno gestito nel 2014 il codice CER 170302, forniti da ARPA Lombardia. Come riportato in Tabella 1, nel 2014 sono state gestite in totale 971.656 tonnellate di fresato negli impianti regionali; la maggior parte del fresato è stato sottoposto a operazioni di recupero di materia R5 (91,9%) e solo l'1,05% è stato smaltito in discarica. Il restante 7,05% è rimasto stoccato nelle stazioni di trasferenza senza subire alcun trattamento.
L'indagine svolta a livello regionale ha evidenziato che il 57,2% del fresato avviato a recupero viene impiegato come aggregato sciolto, in miscelazione con gli altri C&D, mentre l'utilizzo nella produzione di nuovo asfalto (42,8%) avviene prevalentemente mediante tecniche di riciclo a caldo e a freddo realizzate in impianti stazionari.
Le tecnologie più diffuse sono quelle a caldo (75%). Sulla base dei dati raccolti dalle indagini è stato costruito il sistema di riferimento per l'analisi LCA mostrato in Figura 1 ed avente come unità funzionale (FU) 1 tonnellata di fresato impiegato nella produzione di nuovi asfalti. Di fondamentale importanza per ottenere un processo di riciclo efficiente senza compromettere la qualità degli asfalti "rigenerati" è garantire caratteristiche omogenee del fresato aggiunto alle miscele, in termini di curva granulometrica, tipologia di inerti e contenuto residuo di bitume, che può ottenersi mediante opportuni trattamenti e caratterizzazioni del fresato in ingresso all'impianto (Foto 5 e Foto 6).
Dall'indagine condotta agli impianti di riciclo a caldo (HMA) è emerso che le percentuali di inserimento di fresato nelle miscele variano tra il 10% e il 28% con una media regionale che si attesta al 20% (sul totale inerti). Il basso contenuto di fresato, rispetto alle potenzialità delle tecnologie implementate è ascrivibile principalmente alle limitazioni imposte dalle imprese asfaltatrici, che spesso escludono l'impiego di fresato nei tappeti di usura, e in parte dalla richiesta di mercato che è più spostata verso gli asfalti di usura, in quanto i lavori di ripristino del manto stradale interessano prevalentemente lo strato superficiale (per limitare i costi di intervento). I dati raccolti mostrano che per ogni tonnellata di fresato utilizzato nella produzione di nuovi asfalti caldi si ottiene in media un risparmio di 35 kg di bitume vergine e di 965 kg di aggregati naturali mentre richiede un dosaggio di additivi chimici funzionali (ACF), per ringiovanire le caratteristiche di viscosità del bitume invecchiato, pari a 2 kg.
Dall'indagine condotta invece agli impianti di riciclo a freddo (CMA) è emerso un dosaggio medio di fresato dell'80-90% mentre il restante 10-20% è aggregato vergine che viene aggiunto per rispettare il fuso granulometrico previsto da capitolato. Le miscele vengono prodotte con aggiunta di emulsione bituminosa, in percentuale tra 2,5% e 4,5% della miscela finale, di cemento (1,5%-2,5%) e acqua (4,5%) che vengono miscelati all'interno del mescolatore. I prodotti che si ottengono, generalmente indicati come eco-basi, vengono di solito utilizzati per la realizzazione degli strati di base del pacchetto della pavimentazione stradale e quindi sostituiscono l'asfalto a caldo con cui generalmente si costruisce questo strato. In questo caso, però, le caratteristiche del prodotto finale, in termini di qualità tecniche e prestazionali, non sono completamente equivalenti a quelle dell'asfalto caldo, motivo per il quale lo strato costruito con eco-base ha uno spessore maggiorato del 30% - 50% rispetto a quello tradizionale con asfalto vergine, costituito di soli inerti naturali, al fine di garantire la stessa vita utile della pavimentazione. Pertanto, una tonnellata di eco-base consente di risparmiare 670 kg di asfalto vergine a caldo e di evitare i consumi di elettricità e gas naturale associati al processo a caldo.


La valutazione LCA

L'analisi LCA è stata effettuata con l'obiettivo di valutare le prestazioni ambientali del recupero di fresato nella produzione di nuovi asfalti, includendo nel sistema i benefici derivanti dall'evitata produzione di materie prime grazie all'utilizzo del fresato nelle miscele (Figura 1).
I risultati dello scenario attuale (Figura 2) mostrano buone prestazioni ambientali ed energetiche del sistema regionale in quanto gli indicatori presentano valori complessivi in segno negativo, stanti ad indicare che i benefici derivanti dalle azioni di recupero compensano gli impatti in segno positivo associati al trasporto e al pre-trattamento del fresato. Il recupero a caldo contribuisce maggiormente ai benefici del sistema in esame rispetto al recupero a freddo, sia perché il processo di recupero in sé è più conveniente dal punto di vista ambientale, sia perché questa tecnologia è la più praticata a livello regionale. Il trasporto per il conferimento dei rifiuti agli impianti contribuisce per il 20-40% agli impatti totali, soprattutto per le categorie del riscaldamento globale (a causa della CO2 fossile emessa) e della tossicità umana non cancerogena, mentre gli impatti legati al pre-trattamento del fresato appaiono trascurabili per le categorie di impatto considerate.


Conclusioni e raccomandazioni

L'obiettivo della presente analisi è stato quello di quantificare le prestazioni ambientali dell'attuale sistema di gestione del fresato in Lombardia, al fine di individuare azioni efficaci per renderlo più sostenibile.
I risultati hanno evidenziato buone prestazioni del sistema attuale, grazie soprattutto ai benefici ottenibili attraverso le tecniche a caldo mentre il riciclo a freddo non appare ad oggi altrettanto conveniente sotto il profilo ambientale. Tuttavia, se si confrontano i risultati con quelli dello studio di Borghi et al. (2017), è possibile affermare che l'utilizzo del fresato nel confezionamento di nuovi asfalti determina in ogni caso vantaggi sensibilmente maggiori rispetto al suo impiego come aggregato sciolto nella realizzazione di sottofondi, rilevati e riempimenti.
Le risultanze dello studio hanno permesso di formulare alcune raccomandazioni utili a supporto delle politiche regionali:
- promuovere il riciclo del fresato piuttosto che il suo impiego come aggregato in strati sciolti, preferibilmente incentivando il riciclo a caldo che garantisce i maggiori benefici;
- aggiornare le specifiche tecniche dei capitolati di appalto delle opere pubbliche per evitare discriminazioni o restrizioni eccessive verso l'uso del fresato negli asfalti;
- incentivare il revamping degli impianti a caldo al fine di favorire l'impiego di tecnologie innovative a maggior efficienza e ridotto impatto ambientale/emissioni;
- definire linee guida regionali per una corretta gestione, stoccaggio e impiego di fresato;
- ottimizzare il sistema di trasporto del fresato agli impianti, al fine di contenere le distanze di trasporto e migliorare il parco mezzi per ridurre le emissioni.

 

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