RECUPERO E RICICLO DEI MATERIALI

Transcript

1 corso di : RECUPERO E RICICLO DEI MATERIALI...polimerici!!! Dr. Paola Fabbri Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell Ambiente Università di Modena e Reggio Emilia Tel fabbri.paola@unimore.it Descrizione dei principali argomenti trattati in questa parte del corso: considerazioni generali sui processi di riciclo delle materie plastiche quadro normativo trattamenti dei rifiuti plastici: dallo stoccaggio alla lavorazione classificazione delle principali tecnologie di riciclo: primario, secondario, terziario e quaternario fenomeni degradativi nelle materie plastiche esempi di riciclo di alcune classi di materiale plastico

2

3 COMPOSIZIONE MEDIA DEI RIFIUTI SOLIDI URBANI cosa c è nel cassonetto? (percentuali in peso!!!) organici 21% in peso 9% in volume > 30% carta 30% tessuti 7 % vetro 11% fini 8 % metalli 7 % plastica 9 % PS 10% altri 10% PVC 10% PE+PP 70% Tipologie di materiali plastici nei rifiuti da raccolta differenziata di contenitori per liquidi altri 25% HDPE 12% PVC 8% PET 55%

4 Crescita della produzione dei principali materiali negli ultimi 100 anni: settori d impiego della plastica: PRINCIPALI FASI DELLA VITA DI UN MANUFATTO IN PLASTICA Polimerizzazione n stampo: T, P, cat, additivi, cariche MONOMERI POLIMERO Polimerizzazione in reattore: P, T, cat, metodo di polim. Additivi, cariche LAVORAZIONE: estrusione, calandratura COMPOUNDING STAMPAGGIO: ad iniezione, per soffiatura SEMILAVORATO MANUFATTO VITA D USO DISCARICA RIFIUTO RICICLO

5 CODIFICA INTRODOTTA NEGLI ANNI 1990 DALLA SOCIETY OF PLASTIC INDUSTRY (USA) STAMPAGGIO AD INIEZIONE: FILMATURA IN BOLLA: ESTRUSIONE:

6 MATERIALI POLIMERICI COMUNEMENTE RICICLATI: PET: Poli(etilen tereftalato) Poliestere lineare termoplastico prodotto da acido tereftalico e glicole etilenico in un processo industriale in due stadi. Parzialmente cristallino: importante per le sue proprietà meccaniche Anello aromatico in catena principale: alta rigidità, elevata Tg, elevata Tm degradazione termica: C eccellenti proprietà barriera ai gas: adatto per bottiglie anche di bibite gassate usato per fibre, ricopertura cavi, bottiglie, oggetti ottenuti per soffiatura PE: Polietilene (bassa ed alta densità LDPE, HDPE) poliolefina che costituisce la maggior parte dei rifiuti plastici proprietà dipendenti dal grado di ramificazioni presenti nella struttura polimerica LDPE preparato mediante polimerizzazione radicalica HDPE preparato mediante catalizzatori Ziegler-Natta elevato rado di cristallinità, specialmente per HDPE temperatura di fusione piuttosto bassa: 115 C per LDPE, 140 C per HDPE degradazione al di sopra dei 270 C basso costo, buona processabilità lo rendono adatto a moltissime applicazioni usato per sacchi, borse di plastica, packaging, teloneria, cavi, bottiglie PVC: Poli(vinil cloruro) il più utilizzato di tutti i polimeri vinilici prodotto mediante polimerizzazione radicalica in sospensione polimero amorfo con Tg=80 C, spesso plastificato relativamente poco stabile all ossidazione e alla temperatura bassissimi costi di produzione facilità di additivazione / stabilizzazione degradazione fra C (libera HCl) applicazioni svariate, dai telai per porte e finestre, ai tubi e tubature, condotti idrici, industria biomedicale, bottiglie per detergenti. Tempi di vita molto lunghi dei prodotti in PVC fanno sì che il PVC con sia riciclato così tanto come altre materie plastiche altrettanto diffuse; applicazioni a lungo termine. Il riciclo chimico fa recuperare cloro, utilizzabile come materia prima nella produzione del monomero. E spesso difficilmente identificabile per la varietà delle forme/colori/consistenze in cui esiste.

7 PP: Polipropilene è la seconda poliolefina più diffusa dopo PE, è lineare e termoplastica rispetto PE ha minore resistenza all impatto, ma maggiore T di lavorazione e resistenza a trazione prodotto principlamente per polimerizzazione stereospecifica per ottenere strutture controllate e regolarità di catena (PP isotattico il + comune, catalisi Ziegler Natta) polimero semicristalino con % di cristallinità anche molto elevate Tg =0 C, Tm=180 C eccellenti proprietà di isolante elettrico praticamente insolubile a Troom è la plastica più leggera degradazione termica sopra i 330 C utilizzato soprattutto in estrusione per produrre fili e cavi, films utilizzato in iniezione per produrre dispositivi sterilizzabili anche più volte viene riciclato soprattutto quello derivante dal settore automotive (guscio delle batterie) soprattutto per rigranulazione PS: Polistirene relativamente poco costoso, amorfo, rigido prodotto mediante polimerizzazione radicalica dello stirene, in massa, eseguita in due stadi alti pesi molecolari usati per produrre coatings, bassi pesi mol. per stampaggio ad iniezione punto debole: estremamente fragile, instabile UV e infiammabile Tg= 100 C (il PS sindiotattico ha Tm =270 C) degradazione a 300 C usato per stampaggio ad iniezione ed estrusione riciclabile con tutte le tecniche (ma la forma più diffusa è quella espansa che presenta invece molti problemi di riciclo; l espanso deve essere compresso per il trasporto e gli additivi immessi per l espansione sono difficili da rimuovere) usato soprattutto come isolante elettrico, nell industria delle costruzioni, per contenitori alimentari. ALTRI POLIMERI RICICLABILI SONO: PMMA, PC, NYLON, ABS

8 CONSIDERAZIONI SULLA RICICLABILITA DELLE MATERIE PLASTICHE RICICLO PROCESSO COMPLESSO!!! raccolta stoccaggio separazione Il riciclo non deve essere fino a se stesso trattamenti di purificazione rigranulazione riciclo in prodotti commerciabili CRITERI PER RICICLARE: SI RISPARMIA materie prime energia per materie prime costi di smaltimento costo in denaro costo in energia SI CONSUMA costi di raccolta e separazione costi di riciclo eergia intervento del legislatore IL RICICLO HA SENSO SOLO SE SI RISPARMIA PIU DI QUANTO SI CONSUMA ma l educazione civica potrebbe richiedere un investimento iniziale intervenire sulla quantità di rifiuti sia intervenendo sui processi di produzione sia favorendo il mercato di seconda mano, poi nell ordine lo smontaggio e il recupero delle parti del manufatto, il riciclo del materiale, il recupero di materie prime, il recupero di energia da combustione ed infine, come ultima opzione, la discarica

9 TERMINOLOGIA Classificazione degli scarti plastici a seconda del flusso da cui derivano: WASTE PLASTICS: si intende la frazione di materie plastiche che fanno parte del flusso dei rifiuti solidi urbani e devono essere recuperati, riciclati, bruciati o smaltiti in altro modo SCRAP PLASTICS: si intende la frazione di materie plastiche, in generale di pezzatura grossolana, che traggono origine da diverse operazioni eseguite sulle materie plastiche e che può essere riciclata in prodotti commerciali usando processi di lavorazione standard (escludendo quindi il riciclo chimico e per combustione) Classificazione delle tecnologie di riciclo: RICICLO PRIMARIO: (meccanico) la trasformazione di Scrap Plastics mediante processi tradizionali in prodotti con caratteristiche prestazionali uguali a quelle dei prodotti ottenuti con i materiali vergini da cui derivano gli scrap RICICLO SECONDARIO: (meccanico) la trasformazione di Scrap o Waste plastici mediante uno o più processi tradizionali in prodotti che richiedono caratteristiche prestazionali inferiori a quelle dei prodotti da cui essi derivano RICICLO TERZIARIO: (chimico) la trasformazione di Scrap o Waste plastici mediante uno o più processi che consentono di ottenere prodotti chimici ben definiti (ad es. monomeri) o combustibili RICICLO QUATERNARIO: (combustione) processi tecnologici che consentono il recupero di energia da Scrap o Waste plastici mediante combustione

10 Altri termini di uso frequente: PLASTICHE MISTE: miscuglio di plastiche di diversa natura chimica SCARTI PLASTICI INDUSTRIALI: prodotto che può avere origine da una varietà di processi e può essere costituito da un unico tipo di plastica o da miscugli di plastiche diverse MATERIALI VERGINI FUORI SPECIFICA: materie plastiche che non rispettano le specifiche del produttore pur essendo sfruttabili per altre applicazioni RICICLO DI MATERIALI PLASTICI: in generale è un processo grazie al quel vengono valorizzati (in modo diverso) prodotti altrimenti destinati ad essere rifiuto solido MATERIALI PLASTICI POST-CONSUMO: materiali che dopo aver svolto la loro funzione d uso sono separati dal flusso dei rifiuti solidi per essere riciclati REGRIND PLASTIC: prodotti di scarto o scarti come materozze che vengono recuperati, frantumati e ranulati (in genere per riutilizzo nella stessa azienda) PLASTICHE RILAVORATE: plastiche regrind o regrind/riciclate trasformate con estrusione o stampaggio RIUSO: riutilizzo dello stesso articolo nella stessa forma per la stessa applicazione PLASTICHE VERGINI: materie plastiche di qualunque forma che non hanno mai subito alcun processo di lavorazione se non quello della loro preparazione TIPOLOGIA DEI RIFIUTI PLASTICI: PRE-CONSUMO: in genere natura chimica ben definita, puliti, non contaminati, più facili da gestire POST-CONSUMO: contaminati, richiedono lavaggi, composizione non sempre nota

11 RIFIUTI INDUSTRIALI RIFIUTI DOMESTICI RSU: PS 10% altri 10% altri 25% PVC 10% PE+PP 70% HDPE 12% PVC 8% PET 55% RIFIUTI COSTITUITI DA UNA SOLA MATERIA PLASTICA RIFIUTI COSTITUITI DA DIVERSE MATERIE PLASTICHE DA DOVE ARRIVA LA PLASTICA DA RICICLARE? RSU rifiuti derivanti da raccolta differenziata rifiuti plastici derivanti da raccolta mirata (film per uso agricolo, carcasse di batterie ) scarti industriali pre-consumo (di lavorazione, di produzione) nota: trattamenti in relazione alle fonti di derivazione in India, dove non c è regolamentazione, si recuperano materie plastiche dagli RSU (10 3 ton/die nel 1995!!!) semplicemente perché è un business!

12 un esempio di progettazione IN FUNZIONE del riciclo futuro la FOLDING BOTTLE, brevetto Svizzero la raccolta dei rifiuti PLASTICI: secondo le direttive europee, alle quali si adeguano quelle nazionali, entro il 2006 si dovranno raggiungere i seguenti obiettivi di riciclo: necessità assoluta di miglioramento della questione logistica e della raccolta dati: Rapporto Rifiuti 2001 dell Osservatorio Nazionale seui Rifiuti)

13 PET quanti siti per il riciclaggio di materie plastiche in Italia? RELATIVAMENTE POCHI! PE SI COMPLICA LA QUESTIONE LOGISTICA

14 Cosa si può proporre? grandi centri di raccolta, ben dislocati sul territorio, a cui possano conferire anche i singoli cittadini (compenso?) deposito pagato dal cliente al momento dell acquisto, reso all atto della consegna del vuoto (dispendioso e richiede punti di raccolta di piccole quantità, personale addetto ) raccolta differenziata nelle strade (cassonetti colorati.) informazione chiara e diretta, semplicità d uso: cassonetti colorati riconoscibili a distanza, abbastanza grandi mezzi idonei al tipo di raccolta e al territorio su cui operano evitare di rompere ciò che può essere riciclato tal quale (es. finestrini auto), o di contaminare ciò che poi costerà pulire documento identificativo del rifiuto

15 In Italia chi si occupa della raccota differenziata? COMUNI, PROVINCE, REGIONI AMPIA AUTONOMIA DECISIONALE L organizzazione della gestione rifiuti è demandata al CONAI CONFERIMENTO DEL PRODOTTO A CONSORZI ISTITUITI PER LEGGE CHE SI OCCUPANO DEL RECUPERO DI UNA TIPOLOGIA SPECIFICA DI MATERIALE DI RECUPERO Il sistema CONAI si basa sull attività di sei Consorzi rappresentativi dei materiali: Acciaio, Alluminio, Carta, Legno, Plastica e Vetro.