La Linea Polyfoamer Eco

L’importanza per un avanzamento rapido e sicuro delle macchine TBM di tipo EPB è ben nota a tutti nell’industria del tunnelling a livello globale. Meno noti, o per lo meno al momento molto meno trattati in letteratura, sono gli aspetti legati all’impatto ambientale degli additivi utilizzati per il condizionamento del terreno scavato. Infatti, i prodotti chimici aggiunti al terreno durante lo scavo comportano inevitabilmente un certo grado di impatto sia sulle acque sotterranee sia sul terreno scavato. Anche in piccole concentrazioni, molte sostanze chimiche possono innescare dannosi cambiamenti nella chimica del suolo, ma è anche vero che, nelle quantità generate dai processi di scavo (per scavo di una galleria di 40 km si stima la produzione di 2,5-3,0 milioni m³ di materiale di scavo), anche sostanze che generalmente sono contaminanti minori possono avere un elevato impatto ambientale.

Tale impatto, al pari della prestazione tecnica, è dipendente dalla formulazione chimica degli agenti condizionanti. Nel corso degli anni sono stati sviluppati dei prodotti innovativi.

Un “condizionamento sostenibile” significa:

• ridurre l’impatto ambientale senza peggiorare le prestazioni dello scavo;
• evitare la gestione del materiale condizionato come rifiuto;
• evitare i costi associati allo smaltimento del materiale;
• riutilizzare il materiale scavato accelerando quindi il trasporto dello stesso al suo sito di dimora finale.
  

Il condizionamento del terreno rappresenta un “key factor” per un avanzamento della TBM veloce e sicuro, avendo un’influenza significativa sulle prestazioni della TBM  e, più in generale, sul progetto nella sua interezza. Il costo di acquisto degli agenti condizionanti è minimo comparato con il costo totale del progetto, ma il suo impatto è enorme in quanto la qualità di questi prodotti ha una fortissima influenza sulle prestazioni della TBM.

Il prodotto chimico più utilizzato per il condizionamento del terreno è un agente schiumogeno che, miscelato con acqua e aria, genera una schiuma che viene iniettata al fronte di scavo, nella camera della TBM e lungo la coclea di estrazione, dove si miscela con il terreno con l’obbiettivo di “migliorarne” la consistenza. L’effetto che si desidera dalla schiuma dipende dal terreno scavato. In terreni granulari, la schiuma deve “aggregare”, creando una pasta plastica utilizzabile per applicare la pressione EPB al fronte di scavo ed eventualmente per minimizzare il rischio di ingressi “incontrollati” di acqua in camera di scavo. Nel caso di scavo in terreni o formazioni rocciose coesive, come argille o argilloscisti, il condizionamento serve per minimizzare il rischio di intasamento, ossia di adesione del materiale alle parti metalliche della macchina, che può comportare rallentamenti dello scavo o a fermi prolungati con relativi problemi economici e di sicurezza.

L'aggiunta di un prodotto chimico al terreno durante l’avanzamento con la EPB comporta un certo grado di impatto ambientale, in particolare verso le acque sotterranee, se lo scavo avviene in falda, e verso il terreno estratto (smarino).

A questo proposito, è importante ricordare quali sono i volumi in gioco: ad esempio, una TBM da 10 metri di diametro, estrae circa 100-130 tonnellate di smarino per metro lineare di avanzamento. Come classificare tale materiale (sottoprodotto o rifiuto) e per quanto tempo stoccarlo in cantiere prima del trasporto a dimora finale hanno un impatto enorme sull’intero progetto di scavo.

Da una decina di anni a questa parte, nei cantieri italiani di scavo meccanizzato si pone una particolare attenzione sulla gestione dello smarino condizionato con le schiume. In questi anni le prove ambientali sui terreni condizionati sono state eseguite da organi riconosciuti a livello internazionale quali il Politecnico di Torino, il CNR e l’istituto ecotossicologico Mario Negri che, pur utilizzando approcci differenti tra loro, hanno portato a un risultato simile: lo smarino deve essere temporaneamente stoccato in vasconi di cantiere per un certo periodo, fino a quando l’impatto ambientale portato dall’aggiunta dell’agente condizionante non si annulli o non scenda sotto un certo limite accettato dalle Autorità. Solo in quel momento i vasconi potranno essere liberati e lo smarino potrà essere trasportato al sito di dimora definitiva.

I controlli in corso d’opera necessari per liberare i vasconi di cantiere sono generalmente legati all’eco-tossicità dello smarino e alla presenza, al suo interno, di tensioattivo. Il dimensionamento dei vasconi di cantiere che si esegue in fase progettuale ha quindi un’influenza significativa sul progetto, in quanto la stessa velocità di scavo dipende da questo. Una difficoltà ulteriore sta nel fatto che non sempre, soprattutto se si scava in ambiente urbano, c’è la possibilità fisica di avere vasconi molto capienti. È quindi un dettaglio che può rallentare o addirittura fermare la produzione della TBM.

In questo contesto, è evidente l’importanza del tipo di agente condizionante selezionato per lo scavo: l’utilizzo di un prodotto con capacità di rapida degradazione  e con bassi indici di ecotossicità  inevitabilmente comporta una riduzione dei tempi di attesa prima che il terreno all’interno dei vasconi di cantiere raggiunga i requisiti ambientali richiesti.

Per venire incontro all’esigenza di ottimizzare la gestione dello smarino, la ricerca Mapei ha sviluppato gli agenti schiumogeni innovativi della linea POLYFOAMER ECO. Questi prodotti sono caratterizzati da indici di eco-tossicità certificati da laboratori terzi di vari ordini di grandezza inferiore rispetto agli agenti schiumogeni tradizionali.

Prodotti della linea POLYFOAMER ECO, quali POLYFOAMER ECO/100 e POLYFOAMER ECO/100 PLUS sono già stati utilizzati per lo scavo di più di 40 km di gallerie, sia in Italia che all’estero, concretizzando il concetto di “condizionamento sostenibile”. Lo sviluppo di questi prodotti ha migliorato il bilanciamento tra prestazioni tecniche e ambientali, dimostrando che è possibile scavare gallerie in maniera efficiente e al contempo ottimizzare la gestione dello smarino, con notevoli vantaggi economici.