Waste-derived glass-ceramic products with novel functionalities

La vetrificazione dei rifiuti è un metodo efficace per produrre un materiale derivante da rifiuti sicuro. Tuttavia, questo processo è economicamente valido solo se il residuo vetrificato viene ulteriormente valorizzato in nuovi materiali, come le vetroceramiche. In questa tesi di dottorato, i residui vetrificati, come materiale da gassificazione/vetrificazione al plasma ("Plasmastone") e ceneri di fondo da rifiuti solidi urbani, sono stati convertiti in materiali da costruzione sicuri con alto valore aggiunto, mediante sinterizzazione. Sono state prodotti vetroceramiche dense (con proprietà simili a quelle delle piastrelle commerciali) e aggregati leggeri (sviluppati per aumentare l'isolamento termico dei prodotti a base di cemento), soprattutto con miscele di Plasmastone con vetro soda-lime. Inoltre, sono stati sviluppati materiali inorganici altamente porosi per l'isolamento termico e acustico mediante attivazione alcalina, seguiti da gel-casting e sinter-cristallizzazione di residui vetrificati o residui parzialmente cristallizzati (ad esempio residui di levigatura di grès porcellanato e rifiuti contenenti con amianto trattati con torcia al plasma). In condizioni specifiche, vetro soda-lime è stato aggiunto anche per migliorare l'indurimento e la sinterizzazione mediante flusso viscoso, come nel caso di vetri inclini alla cristallizzazione, come il Plasmastone, e residui parzialmente cristallizzati. È interessante notare che l'aggiunta di vetro di scarto ha permesso di riciclare polveri di vetroceramica a base di ceneri vetrificate in schiume ancora più resistenti. Inoltre, la stabilità chimica delle schiume di vetro Plasmastone/soda-lime è stata considerata un punto critico, a causa dell'elevata lisciviazione dei metalli pesanti. Questo è stato regolato usando il vetro boro-allumino-silicato invece del vetro soda-lime o applicando un trattamento termico in azoto. Oltre alla stabilizzazione dei metalli pesanti, la cottura in atmosfera inerte promuove anche le funzionalità della vetroceramica porosa a base di Plasmastone: le schiume a bassa temperatura presentano proprietà schermanti, mentre le schiume a temperature più elevate presentano caratteristiche dielettriche. Una vetroceramica derivata dai rifiuti che presenta multifunzionalità (ad esempio isolamento accoppiato con proprietà schermanti) è essenziale per giustificare i costi e l'impatto ambientale del trattamento termico.