INNOVHUB STAZIONI SPERIMENTALI PER L INDUSTRIA

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1 INNOVHUB STAZIONI SPERIMENTALI PER L INDUSTRIA Divisione Stazione Sperimentale Carta Cartoni e Paste per carta Compostabilità degli imballaggi cellulosici Sara Daina 30 Gennaio 2013

2 Certificazione Compostabilità (riciclo organico) Requisiti per materiali plastici e/o imballaggi compostabili, norme: EN (Plastics Evaluation of compostability test scheme and specifications. (UNI-EN )), ISO (Specifications for compostable plastics), ISO (Packaging and the Environment- Organic Recycling), EN (Requirements for packaging recoverable through composting and biodegradation Test scheme and evaluation criteria for the final acceptance of packaging), ASTM D (Standard Specifications for Compostable Plastics). -Certificare una specifica formulazione del materiale. -La biodegradabilità deve essere certificata per ogni componente e costituente organico significativo del materiale. Per significativo si deve intendere ogni costituente organico presente ad una concentrazione in peso secco > 1% rispetto al materiale in toto. La proporzione totale di costituenti organici non biodegradabili non deve eccedere il 5% (max 1% per al massimo 5 componenti). -Per ogni costituente significativo la biodegradabilità deve essere di almeno il 90% in un tempo massimo di 6 mesi.

3 Riciclo organico imballaggi (Direttiva CE 94/62) Norma: EN Requisiti per imballaggi recuperabili tramite compostaggio e biodegradazione. Schema di prova e criteri di valutazione per l accettabilitl accettabilità finale dell imballaggi. Caratterizzazione chimica del materiale di cui è composto il manufatto. 1) dichiarazione della composizione chimica (costituenti dell imballaggio): % di ogni costituente organico presente sull imballaggio totale Contenuto di costituenti inorganici: < 50% 2) assenza di sostanze nocive (metalli pesanti), viene presa in considerazione la singola unità funzionale di imballaggio: Elemento Zn Cu Ni Cd Pb Hg Cr Mo Se As F Limite di accettabilità: mg/kg (peso secco dell imballaggio) ) Parametri necessari per le prove di biodegradabilità (TOC).

4 Materiali lignocellulosici I materiali lignocellulosici sono intrinsecamente biodegradabili tuttavia Va dimostrata la biodegradabilità di: Materiali lignocellulosici trasformati dall uomo (additivi, patinatura, compositi,modificazioni chimiche) Accoppiati con altri materiali Garanzia di un immissione controllata di materiali non naturali nell Ambiente

5 Attenzione: differenza tra Degradazione e Biodegradabilità Degradazione processo che prevalentemente tramite agenti fisici e chimici riduce un materiale in pezzi più piccoli. Biodegrazione Decomposizione di un composto chimico organico esclusivamente grazie all azione di microorganismi Biodegradabilità ultima: Completa degradazione di composti organici tramite l azione di microorganismi in ambienti e per tempi strettamente definiti: -Condizioni aerobiche: in presenza di ossigeno a CO2, H2O, sali minerali (mineralizzazione) e nuova biomassa. -Condizioni anaerobiche in assenza di ossigeno a CO2, metano, sali minerali e nuova biomassa.

6 Biodegradabilità dei manufatti: proprietà relativa La biodegradabilità di un materiale può variare anche significativamente in ambienti differenti, nei termini di % e di tempi di biodegradazione. Quindi: la biodegradabilità di un materiale va riferita ad un ambiente di biodegradazione specifico e a tempi di biodegradazione definiti Test standard per la determinazione della biodegradabilità si riferiscono a parametri di saggio ben definiti quali condizioni ambientali e tempi.

7 Impianti digestione anaerobica Test standard per la determinazione Impianti di compostaggio Biodegradabilità ultima: EN14046; ASTM D5338; ISO14855 ISO ASTM D5511 della biodegradabilità Suolo Materiali Biodegradabili Impianti di trattamento acque reflue ISO ASTM D 5988 ISO , 14852, ASTM D5209 Acque libere: marine e acque dolci ASTM D6691, D6692, D 5209

8 Riciclo organico imballaggi Certificazione compostabilità EN13432 Biodegradabilità ultima nei diversi ambienti: Biodegradazione in compost (EN-14046, ISO-14855). Biodegradazione in condizioni di impianto trattamento acque reflue (ISO-14852). Biodegradazione in digestione anaerobica (ISO-14853, ISO-15985)

9 Analisi della biodegradabilità ultima. Dimostrazione dell intrinseca capacità dei microorganismi di riconoscere come nutrimento il materiale in analisi e quindi di immetterlo nei n loro cicli metabolici. I test analitici adottano condizioni che garantiscano una attività ottimale dei microorganismi: -campioni polverizzati per aumentare la superficie di contatto, -ottima dispersione nel mezzo di degradazione e alta concentrazione ne microbica, -condizioni ottimali di temperatura, umidità e ossigeno. i test misurano... Processi aerobici: produzione di CO2 o consumo di O2 Processi anaerobici: produzione di biogas (CO2 e CH4)

10 Analisi della biodegradabilità ultima aerobica. Reattori da 3 litri, test condotto in triplo. Temperatura incubatore: 58 C Campione tritato: (<1mm) e miscelato con compost maturo (inoculo). Areazione continua dei reattori con acqua umidificata. Misura della concentrazione di CO 2 nell aria in uscita tramite detector NIR. Durata test: 3 6 mesi

11 Analisi della biodegradabilità ultima aerobica. Valutazione biodegradabilità in Compost (EN 14046, ISO Biodegradabilità in compost 14855) Prove che valutano la possibilità di recupero del materiale in esame negli impianti di compostaggio (compostabilità). % biodegradabilità % biodegradability giorni Riferimento Avicel 1 Riferimento Avicel 2 Camp. B 1 Camp. B 2 Camp. A 1 Camp. A 2 Rimescolamento days Avicel 1 Avicel 2 Avicel 3 sludge/1 sludge/2 sludge/3

12 Analisi della biodegradabilità ultima aerobica. Valutazione biodegradabilità in Compost (EN 14046, ISO 14855) Biodegradabilità (%) B io d e g ra d a b ilità C a rto n c in o a c c o p p ia to P E T e m p o (g i o r n i ) Vaschetta in cartoncino accoppiato con polietilene, PE: 12% in peso. A V IC EL _ 1 A V IC EL _ 2 A V IC EL _ 3 C a r to n c in o a c c o p p ia to PE_ 1 C a r to n c in o a c c o p p ia to PE_ 2 C a r to n c in o a c c o p p ia to PE_ 3 R im e s c o la m e n ti La biodegradabilità non è una proprietà cumulativa!!!.

13 Analisi della biodegradabilità ultima aerobica. Valutazione biodegradabilità in ambiente acquoso (ISO/14852) Biodegradabilità in ambiente acquoso Biodegradabilità (%) giorni Riferimento Avicel 1 Riferimento Avicel 2 Campione A 1 Campione A 2 Reinoculo

14 Analisi della biodegradabilità ultima aerobica. Valutazione biodegradabilità in Suolo (ISO 17556) PCL, MaterBi (mulch film) biodegradation in soil (Cumulative CO 2 ) CO2 (g) days 350 blank_1 blank_2 PCL_1 PCL_2 Avicel_1 Avicel_2 film per pacciamatura1 film per pacciamatura2

15 Analisi della biodegradabilità anaerobica. Valutazione biodegradabilità in ambiente anaerobico (ISO ISO 15985) 100 Biodegradabilità in anaerobiosi Biodegradabilità (%) Tempo (giorni) Avicel PLA Polimero D Volume cumulativo (ml) V o lu m e d i g as p ro d o tto Tempo ( giorni) Av icel PLA P olim ero D Bianco

16 Biodegradabilità in diversi ambienti a confronto Biodegradabilità (%) Biodegradabilità in ambiente anaerobico giorni Fibre Cellulosa_1 Fibre cellulosa_2 Resina arom atica_1 Resina arom atica_2 Resina aromatica, biodegradabilità in compost. Resina aromatica, biodegradabilità in digestione anaerobica. Biodegradabilità % resina aromatica Biodegradabilità in compost.resina aromatica giorni resina aromatica 2 Avicel Rimescolamenti

17 Biodegradabilità in diversi ambienti a confronto La biodegradabilità non è una proprietà assoluta. Biodegradabilità in compost di Biopolimero A B io d e g ra d a b ility in w a te r e n v iro n m e n t B io p o lim e ra B a g Biodegradabilità (%) Biodegradability (%) giorni AVICEL_1 AVICEL_2 AVICEL_3 Biopolimero A_1 Biopolimero A_2 Biopolimero A_3 Rimescolamenti T im e (d a y s ) B ag B io _ 1 B ag B io _2 Cellulos e F luff_1 Cellulos e F luff_ 2 Ma dipende strettamente dall ambiente ambiente preso in considerazione (e dal tempo a disposizione).

18 Riciclo organico imballaggi Certificazione compostabilità (EN 13432) Biodegradabilità ultima in compost. Completa mineralizzazione in compost in 180 gg( 90%). Si certifica la specifica composizione chimica del materiale in analisi Si certifica un manufatto Compatibilità dell imballaggio con il processo di compostaggio. specifico Disintegrazione del manufatto durante il processo di compostaggio Assenza di effetti ecotossici del compost risultante e scadimento o qualità.

19 Riciclo organico imballaggi Compatibilità del manufatto con il processo di compostaggio -L imballaggio finale (includendo tutti i costituenti e/o additivi) deve essere sottoposto al test di disintegrazione. -Il compost risultante deve essere sottoposto ai test di ecotossicità e di verifica della qualità. Test di disintegrazione: viene certificato un definito spessore del manufatto - partendo dallo spessore più alto risultano coperti da certificazione gli spessori inferiori.

20 Riciclo organico imballaggi Valutazione della disintegrazione. EN14045, ISO16929 Il processo di compostaggio viene condotto su scala pilota o in cumulo in impianto di compostaggio. Viene valutata la disintegrazione dei provini del materiale alla fine del processo di compostaggio, valore limite: > 90% dopo max 3 mesi di test.

21 Il Compostaggio è un processo biologico termofilo aerobio di trasformazione dei rifiuti organici in AMMENDANTE: *biologico: svolto per mezzo di microrganismi; *aerobico: avviene in presenza di ossigeno; *termofilo: sviluppa calore. Le alte temperature del trattamento industriale permettono di: accelerare il processo di trasformazione, evaporare grandi quantità di acqua, igienizzare il materiale. Il processo si articola in fasi meccaniche ed una fase biologica. Le fasi meccaniche operano a monte della fase biologica e hanno lo scopo di migliorarne l efficienza.

22 Quando un manufatto è compostabile? Secondo UNI EN 13432: Requisiti fondamentali: - biodegradabilità: mineralizzazione della S.O. in CO2 ad opera dei microrganismi in aerobiosi (>90% in 6 mesi) - disintegrabilità: assenza di contaminazione visiva nell ammendante (90% in 12 settimane) - effetti positivi sul processo - effetti positivi sulla qualità del compost: qualità ambientale e agronomica

23 Valutazione della qualità del compost ottenuto Effetti ecotossici: : si valuta la germinazione dei semi e crescita delle piante (biomassa) in presenza del compost ottenuto alla fine del test di disintegrazione. Il compost campione (ottenuto in presenza del campione) deve dare e valori 90% rispetto al compost riferimento (ottenuto in assenza del campione). Qualità del compost: : si valutano ph, rapporto C/N del compost finale.

24 Chi certifica la compostabilità in UE DIN-CERTCO (D, UK, P, CH) EN 13432, ASTM D6200 Compostable: Certifica la Compostabilità con test di laboratorio l idoneità al Compostaggio Industriale VINCOTTE (Belgio) EN OK Compost Certifica la Compostabilità con test di laboratorio L idoneità al Compostaggio Domestico e Industriale CIC - CertiQuality (Italia) UNI EN 13432, UNI EN Compostabile CIC Certifica l idoneità alla Compostabilità con test su scala reale al Compostaggio Industriale

25 Il marchio Compostabile Obiettivi: - favorire l uso di materiali compostabili = favore il compostaggio come forma di riciclaggio; - marchio come garanzia di qualità non solo a livello di prodotto finale ma anche a livello di materiale in ingresso; - creare uno standard per fare ordine nel mercato = permettere ai produttori di fare dichiarazioni ambientali fornite di fondamento, verificabili, autorevoli; - fornire ai consumatori un sistema di riconoscimento basato su un marchio visibile. Manufatti oggetto della Certificazione: Sacchi, liners per RD; Posate e oggetti per catering, Contenitori per alimenti, ecc.

26 Grazie per la Vostra attenzione!