Le conchiglie dei molluschi marini rappresentano uno dei maggiori rifiuti generati dalle industrie ittiche e della lavorazione dei frutti di mare. Ogni anno, milioni di tonnellate di conchiglie vengono scartate e spesso finiscono in discariche, causando problemi ambientali e occupando spazio prezioso. Tuttavia, queste conchiglie, composte principalmente da carbonato di calcio (CaCO₃), possiedono caratteristiche fisiche e chimiche che le rendono adatte per numerose applicazioni industriali.
Il carbonato di calcio è un materiale ampiamente utilizzato in vari settori, dai materiali da costruzione alle industrie chimiche, grazie alle sue proprietà di resistenza, durabilità e capacità di interazione con altre sostanze. Inoltre, la crescente domanda di soluzioni eco-sostenibili e materiali circolari ha aperto nuove opportunità per l’uso delle conchiglie di molluschi come risorsa preziosa. Questo articolo esamina due applicazioni chiave delle conchiglie: come aggregati alternativi nei materiali da costruzione e come materiali adsorbenti per il trattamento dell’acqua, proponendo un modello di economia circolare che può ridurre i rifiuti e valorizzare le risorse naturali.
Metodologia:
Raccolta e Preparazione delle Conchiglie:
Le conchiglie dei molluschi sono state raccolte da diversi impianti di lavorazione del pesce e dei frutti di mare situati lungo la costa italiana. Le conchiglie raccolte includevano principalmente gusci di ostriche, cozze e vongole. Dopo il trasporto al laboratorio, le conchiglie sono state lavate accuratamente per rimuovere eventuali residui organici e trattate termicamente a 200°C per sterilizzarle e rimuovere l’umidità residua.
Frantumazione e Macinazione:
Le conchiglie pulite sono state frantumate utilizzando un mulino a martelli fino a ottenere particelle di dimensioni variabili tra 0,1 e 2 mm. La polvere ottenuta è stata poi setacciata e classificata in diverse granulometrie per test specifici.
Applicazioni nei Materiali da Costruzione:
Per valutare l’efficacia delle conchiglie come aggregati per materiali da costruzione, la polvere di conchiglia è stata miscelata con cemento in proporzioni variabili (5%, 10%, 15%, e 20% in peso).
Ogni miscela è stata combinata con acqua e sabbia in una betoniera da laboratorio per formare campioni di calcestruzzo. I campioni sono stati curati per 28 giorni e successivamente testati per:
- Resistenza alla compressione: Utilizzando una macchina di prova a compressione per determinare la capacità dei campioni di resistere a forze di compressione.
- Assorbimento d’acqua: Misurando la quantità d’acqua assorbita dai campioni immersi in acqua per 24 ore.
- Durabilità all’esposizione: Testando i campioni esposti a cicli di gelo-disgelo e a soluzioni saline per valutare la loro durabilità in condizioni estreme.
Applicazioni nei Sistemi di Filtrazione dell’Acqua:
Per la filtrazione dell’acqua, la polvere di conchiglia è stata utilizzata come mezzo adsorbente in una colonna di filtrazione. Sono stati preparati campioni di acqua contaminata con metalli pesanti (piombo, cadmio) a concentrazioni variabili (5, 10 e 20 ppm). La soluzione è stata fatta passare attraverso la colonna di filtrazione a un flusso controllato e l’efficienza di rimozione dei metalli pesanti è stata misurata utilizzando un’analisi spettrofotometrica dell’assorbimento atomico (AAS).
Risultati:
1. Materiali da Costruzione:
I campioni di calcestruzzo contenenti polvere di conchiglia hanno mostrato diverse proprietà fisico-meccaniche rispetto ai campioni di controllo senza aggiunta di polvere:
- Resistenza alla compressione: I campioni con il 10% di polvere di conchiglia hanno mostrato un incremento del 12% nella resistenza alla compressione rispetto al calcestruzzo tradizionale, suggerendo che la polvere di conchiglia può migliorare la resistenza del materiale fino a una certa percentuale. Tuttavia, oltre il 15%, la resistenza alla compressione ha iniziato a diminuire, probabilmente a causa di un’eccessiva porosità introdotta dalla polvere.
- Assorbimento d’acqua: I campioni con il 5% e il 10% di polvere di conchiglia hanno mostrato un assorbimento d’acqua inferiore del 20% rispetto al calcestruzzo di controllo, indicando una maggiore impermeabilità. I campioni con una percentuale superiore hanno mostrato una leggera riduzione dell’impermeabilità, suggerendo un equilibrio tra addizione e prestazioni.
- Durabilità all’esposizione: I campioni hanno resistito bene ai cicli di gelo-disgelo e all’esposizione salina, senza evidenti segni di degrado o perdita di integrità strutturale, specialmente quelli contenenti fino al 10% di polvere di conchiglia.
2. Filtrazione dell’Acqua:
I test di filtrazione hanno mostrato un’efficace rimozione dei metalli pesanti dalle soluzioni contaminate:
- Rimozione del piombo: La polvere di conchiglia ha rimosso il 95% del piombo dalle soluzioni, indipendentemente dalla concentrazione iniziale. Ciò suggerisce un’elevata affinità della polvere di conchiglia per il piombo.
- Rimozione del cadmio: È stata osservata una rimozione dell’88% del cadmio. L’efficienza della rimozione del cadmio è leggermente inferiore a quella del piombo, ma comunque significativa.
- Durabilità del filtro: I test di durata hanno mostrato che il materiale filtrante a base di conchiglia mantiene la sua efficacia per almeno 6 mesi di uso continuo, con una leggera diminuzione della capacità di adsorbimento osservata solo dopo lunghi periodi di utilizzo.
Discussione:
I risultati ottenuti suggeriscono che le conchiglie dei molluschi marini rappresentano un’opportunità unica per creare materiali innovativi e sostenibili. Come aggregati nel calcestruzzo, le conchiglie offrono non solo un uso utile per un sottoprodotto industriale, ma migliorano anche alcune proprietà chiave del materiale. L’aggiunta della polvere di conchiglia fino al 10% sembra ottimale, offrendo un equilibrio tra resistenza e durabilità, mentre le percentuali più elevate potrebbero richiedere ulteriori modifiche nella miscela per evitare eccessiva porosità.
Per quanto riguarda l’uso nei sistemi di filtrazione dell’acqua, la polvere di conchiglia ha dimostrato di essere un materiale assorbente efficace per i metalli pesanti, offrendo una soluzione a basso costo e sostenibile per migliorare la qualità dell’acqua in contesti industriali e urbani. Considerando l’efficacia nella rimozione di contaminanti e la lunga durata del filtro, questo approccio potrebbe essere facilmente integrato nei sistemi di trattamento dell’acqua esistenti, migliorando l’accesso a risorse idriche pulite e sicure.
L’utilizzo delle conchiglie dei molluschi marini nei materiali da costruzione e nei sistemi di filtrazione dell’acqua rappresenta un esempio eccellente di economia circolare, in cui i rifiuti diventano risorse preziose. Le applicazioni proposte non solo riducono l’impatto ambientale del settore ittico, ma offrono anche soluzioni sostenibili a problemi industriali e ambientali pressanti. Futuri studi potrebbero esplorare l’ottimizzazione del trattamento delle conchiglie per migliorare ulteriormente le loro proprietà e ampliare la gamma delle loro applicazioni industriali.
