IL RIUTILIZZO DEI MATERIALI DI RISULTA CORSO DI COSTRUZIONI EDILI
LA CULTURA DEL RIUTILIZZO I rifiuti sono il prodotto di una economia di consumo, di un processo di modernizzazione che si definisce in relazione a tutto ciò che diventa scarto Fino agli anni 60: recupero del materiale da riciclare Anni 80: affermazione del modello di consumo usa e getta, simbolo di benessere ed igiene Sviluppo industriale sconsiderato: - Scarsità di risorse prime - Rifiuti che il pianeta non può assorbire
Produzione di rifiuti inerti: aspetti quantitativi Paese Produzione pro-capite Rifiuti C&D (% totale UE-15) kg/ab/anno Germania 719 32,8 Regno Unito 509 16,7 Francia 404 13,1 Italia 354 11,4 Spagna 326 7,1 Olanda 716 6,2 Belgio 662 3,7 Austria 580 2,6 Grecia 171 1 Portogallo 323 1,8 Danimarca 498 1,5 Svezia 192 0,9 Finlandia 265 0,7 Irlanda 154 0,3 Lussemburgo 700 0,2 Totale UE 480 100 Le stime delle quantità dei rifiuti da costruzione e demolizione costituiscono uno dei nodi problematici del riciclo delle materie edili. Secondo dati del progettolife APPRICOD, partito nel 2003, i rifiuti C&D prodotti in Europa rappresentano il 30% di tutti i rifiuti prodotti, ed ammontano a circa 180 milioni di tonnellate all anno. Questo significa più di 480 kg per persona all anno di cui solo circa il 28% viene riutilizzato o riciclato. Lo smaltimento in discariche del rimanente 72% ammonta a circa 130 milioni di tonnellate all anno.
Produzione di rifiuti inerti: l attività di demolizione in Italia Segmentazione della produzione di detriti provenienti da demolizioni in Italia 8% Microdemolizione residenziale 39% 53% Microdemolizione del patrimonio edilizio non residenziale Demolizione di interi edifici Tra le attività di costruzione e demolizione in generale è la demolizione che origina il maggior flusso di rifiuti: 93% nella fase di demolizione, 4,6% nella fase di manutenzione e 2,3% nella fase di costruzione. Inoltre è la fase che origina scarti più omogenei con una prevalenza di laterizio e calcestruzzo, pari all 85-90%, rispetto alla frazione metallica e leggera, pari all 10-15%.
Uno studio dell ANPAR Uno studio di settore dell Associazione Nazionale Produttori Aggregati Riciclati degli ultimi anni ha stimato la produzione nazionale di aggregati riciclati; a tale scopo si sono utilizzati i dati sulle quantità di rifiuti inerti che, a livello nazionale, raggiungono gli impianti di riciclaggio per passare a nuova vita. Il campione su cui è stata effettuata l indagine era di 64 impianti: dalle stime effettuatem è emerso che vengono annualmente riciclate solo circa 4,5 milioni di tonnellate, pari quindi a circa il 10% dei rifiuti inerti prodotti in Italia. Probabilmente il quantitativo di rifiuti inerti riutilizzati è tuttavia significativamente maggiore: buona parte delle imprese riutilizzano direttamente le macerie in cantiere senza un opportuna lavorazione in appositi impianti. Questo da luogo a un riciclo di scarsa qualità. RIFIUTI INERTI CER 17 XX XX NORD 3.006.107.531 2.772.151.597 CENTRO 1.270.948.081 1.255.482.111 SUD 188.652.619 185.590.629 TOTALE 4.465.708.231 4.213.224.337
Perché Riciclare Sovrabbondanza di macerie e difficoltà di smaltimento Carenza locale e/o regionale di materie prime Salvaguardia dell ambiente Contenimento dei consumi energetici Deturpamento di bellezze naturali e consumo del territorio
QUADRO NORMATIVO Direttiva Europea n. 2008/98/CE che adotta la classificazione rifiuti con Codici CER si fonda sul principio chi inquina paga!!! In Italia D.Lgs. 205/10: disciplina le responsabilità in materia rifiuti tramite obblighi di documentazione: 17 RIFIUTI DALLE ATTIVITÀ DI COSTRUZIONE E DEMOLIZIONE 17 01 cemento, mattoni, mattonelle e ceramiche 17 01 01 Cemento 17 01 02 Mattoni 17 02 legno, vetro e plastica 17 02 01 Legno 17 02 02 Vetro 17 02 03 Plastica 17 02 04* vetro, plastica e legno contenenti sostanze pericolose o da esse contaminati 17 03 miscele bituminose, catrame di carbone e prodotti contenenti catrame 17 03 01* miscele bituminose contenenti catrame di carbone 17 03 02 miscele bituminose diverse da quelle di cui alla voce 17 03 01 17 03 03* catrame di carbone e prodotti contenenti catrame - F. I. R. - Registro di carico e scarico - M. U. D. - SISTRI
Il processo di riciclo Processo di riciclo delle macerie Demolizione e raccolta rifiuti demolizione tradizionale demolizione selettiva demolizione mirata demolizione controllata Trattamento impianti fissi impianti mobili Reimpiego e reimmissione nel ciclo produttivo
Progettazione degli spazi di cantiere Programmazione dei tempi di lavoro Coordinamento dei macchinari, degli uomini e delle operazioni Alto livello di specializzazione
Demolizione selettiva Vantaggi Svantaggi Riduzione dei rifiuti Utilizzo delle MPS Costo dei materiali minori Manodopera specializzata Maggiore organizzazio ne delle fasi Tempi maggiori
Prodotti della demolizione Frazione inutilizzabile: DISCARICA Frazione riutilizzabile: RICICLO PRIMARIO Frazione riciclabile: RICICLO SECONDARIO
PROBLEMATICHE Requisiti previsti per le MPS Organizzazione del processo Valutazioni tecnico- economiche Impianti fissi Impianti mobili
Murature: Molti mattoni dopo la demolizione si mantengo integri e dopo essere stati selezionati e separati dai calcinacci vengono ripuliti e accatastati per poi essere riutilizzati. Le macerie di muratura possono essere utilizzateperlaproduzionediduetipidicls. Laterizi: i laterizi se frantumati posso essere utilizzati come: ghiaietto, sottofondi stradali, terre per campi da tennis, additivi. Pavimentazioni: Le mattonelle della pavimentazione, dopo essere state rimosse, vengono ripulite e accatastate per poi essere riutilizzate. Coperture discontinue: della copertura, se attentamente demoliti, si possono riutilizzare travi, correnti, tavolati e coppi.
Materie plastiche: il principale reimpiego del PVC avveniva nella produzione di manti impermeabilizzanti, grazie a studi più recenti, con l aggiunta di materiale vergine, viene impiegato anche per la produzione di serramenti. Legno: dopo la triturazione può essere impiegato come farina di legno, nella produzione di truciolati, per le lettiere di animali e come combustibile. Vetro: può essere riciclato nella fabbricazione di prodotti in vetro non destinati alle costruzioni come bottiglie, contenitori, ecc Materiali ferrosi: quantitativi di acciaio e ferro possono provenire dalle armature, strutture portanti e tamponamenti. Generalmente vengono avviati al mercato dei rottami ferrosi e destinati alla produzione di nuovi semilavorati. Manti stradali bituminosi: dopo la rifusione del bitume, possono essere impiegati per la manutenzione o il rifacimento degli stessi manti stradali.
L ECO-CEMENTO Recenti sperimentazioni hanno dimostrato la possibilità di realizzare degli FRC ecosostenibili, ovvero ottenuti da materiali riciclati, in termini di base cementizia, di fibre e di aggregati. Nasce in Giappone l'idea di creare un ecocemento adoperando gli scarti derivanti dall incenerimento dei Rifiuti Solidi Urbani (RSU). Da una tonnellata di RSU si ottengono circa 30 kg di ceneri volanti e 300 kg di ceneri pesanti, le cui caratteristiche sono simili alle ceneri pesanti prodotte da alcuni processi industriali e comunemente utilizzate come aggiunte pozzolaniche. Eco-cemento
FIBRE VETROSE DI RICICLO Il vetro è il materiale ecologico per eccellenza, riutilizzabile illimitatamente, ottenendo un materiale con caratteristiche identiche al vetro vergine. Dal vetro riciclato è possibile ricavare fibre di vetro da utilizzare come rinforzo nei conglomerati cementizi. L innovativo Processo WBRM (Waste Based Reiforcing Materials) consente di produrre materiale vetroso, a specifica commerciale, utilizzando ceneri volanti da inceneritore da RSU.
FIBRE DI GOMMA E DI ACCIAIO OTTENUTE DA PFU Il termine Pneumatici Fuori Uso (PFU) fa riferimento a quegli pneumatici giunti alla fine del loro ciclo di vita e che costituiscono un rifiuto. In Italia il 50% di PFU viene smaltito in discarica. Per diminuire l onere dello smaltimento di PFU si sta valutando la possibilità di impiegarli nella produzione di calcestruzzo. In un progetto di ricerca sviluppato dall Università del Salento è stata condotta un indagine sperimentale sull impiego dei materiali riciclati da PFU in conglomerati cementizi.
FIBRE IN PET RICICLATO PET (polietilene tereftalato) comunemente adoperato nella produzione di bottiglie di plastica. Numerose ricerche hanno evidenziato la possibilità di adoperare PET riciclato in forma di fibre per il confezionamento di FRC. Le fibre sono ottenute, dopo pulitura, dal semplice taglio delle bottiglie maggiore sostenibilità in quanto non occorre rifilare il PET. Le fibre vengono intagliate per migliorare l adesione alla matrice cementizia, ottenendo un miglioramento della capacità post-fessurativa. No. Cemento 42,5 R [kg/m 3 ] Acqua [l/m 3 ] Aggr. grosso 10-20 mm [kg/m 3 ] Aggr. medio 5,6-11,2 mm [kg/m 3 ] Sabbia [kg/m 3 ] Fluidif. [% V] Fibre di PET [kg/m 3 ] Resistenza a compressione [MPa] NFR 350 172 573 191 1151 ±1,1 0 53,7 FR1 350 172 568 190 1131 ±1,1 4,5 48,5 FR2 350 172 567 190 1123 ±1,1 6 57,5
INERTI IN PET RICICLATO Il PET può essere adoperato per la composizione di calcestruzzi anche in forma di aggregato leggero. I ritagli in PET vengono aggregati mediante un processo termico e meccanico, formando un inerte alveolato resistente, rigido, notevolmente leggero. Aggregato non sabbiato per calcestruzzi leggeri non strutturali, ma con elevata coibenza termica ed acustica. Aggregato sabbiato per calcestruzzi leggeri strutturali dove non è richiesta un elevata resistenza meccanica. La sabbiatura migliora l ammorsamento nel conglomerato. Al calcestruzzo è poi possibile aggiungere fibre di diversa natura, migliorandone la tenacità.
17 RIFIUTI DELLE OPERAZIONI DI COSTRUZIONE E DEMOLIZIONE (COMPRESO IL TERRENO PROVENIENTE DA SITI CONTAMINATI) 17 01 cemento, mattoni, mattonelle e ceramiche 17 01 01 cemento 17 01 02 mattoni 17 01 03 mattonelle e ceramiche 17 01 07 miscugli o scorie di cemento, mattoni, mattonelle e ceramiche, diverse da quelle di cui alla voce 17 01 06 17 02 legno, vetro e plastica 17 02 01 legno 17 02 02 vetro 17 02 03 plastica 17 03 miscele bituminose, catrame di carbone e prodotti contenenti catrame 17 03 02 miscele bituminose diverse da quelle di cui alla voce 17 03 01
17 04 metalli (incluse le loro leghe) 17 04 01 rame, bronzo, ottone 17 04 02 alluminio 17 04 03 piombo 17 04 04 zinco 17 04 05 ferro e acciaio 17 04 06 stagno 17 04 07 metalli misti 17 04 11 cavi, diversi da quelli di cui alla voce 17 04 10 17 05 terra (compreso il terreno proveniente da siti contaminati), rocce e fanghi di dragaggio 17 05 04 terra e rocce, diverse da quelle di cui alla voce 17 05 03 17 05 06 fanghi di dragaggio, diversa da quella di cui alla voce 17 05 05 17 05 08 pietrisco per massicciate ferroviarie, diverso da quello di cui alla voce 17 05 07 17 06 materiali isolanti e materiali da costruzione contenenti amianto 17 06 04 materiali isolanti diversi da quelli di cui alle voci 17 06 01 e 17 06 03 17 08 materiali da costruzione a base di gesso 17 08 02 materiali da costruzione a base di gesso diversi da quelli di cui alla voce 17 08 01 17 09 altri rifiuti dell'attività di costruzione e demolizione 17 09 04 rifiuti misti dell'attività di costruzione e demolizione, diversi da quelli di cui alle voci 17 09 01, 17 09 02 e 17 09 03
17 RIFIUTI DELLE OPERAZIONI DI COSTRUZIONE E DEMOLIZIONE (COMPRESO IL TERRENO PROVENIENTE DA SITI CONTAMINATI) 17 01 cemento, mattoni, mattonelle e ceramiche 17 01 06* miscugli o scorie di cemento, mattoni, mattonelle e ceramiche, contenenti sostanze pericolose 17 02 legno, vetro e plastica 17 02 04* vetro, plastica e legno contenenti sostanze pericolose o da esse contaminati 17 03 miscele bituminose, catrame di carbone e prodotti contenenti catrame 17 03 01* miscele bituminose contenenti catrame di carbone 17 03 03* catrame di carbone e prodotti contenenti catrame 17 04 metalli (incluse le loro leghe) 17 04 09* rifiuti metallici contaminati da sostanze pericolose 17 04 10* cavi, impregnati di olio, di catrame di carbone o di altre sostanze pericolose 17 05 terra (compreso il terreno proveniente da siti contaminati), rocce e fanghi di dragaggio 17 05 03* terra e rocce, contenenti sostanze pericolose 17 05 05* fanghi di dragaggio, contenente sostanze pericolose 17 05 07* pietrisco per massicciate ferroviarie, contenente sostanze pericolose
17 06 materiali isolanti e materiali da costruzione contenenti amianto 17 06 01* materiali isolanti contenenti amianto 17 06 03* altri materiali isolanti contenenti o costituiti da sostanze pericolose 17 06 05* materiali da costruzione contenenti amianto(i) (i) Per quanto riguarda il deposito dei rifiuti in discarica, la classificazione di tale rifiuto come pericoloso è posticipata fino all adozione delle norme regolamentari di recepimento della direttiva 99/31/CE sulle discariche, e comunque non oltre il 16 luglio 2002. 17 08 materiali da costruzione a base di gesso 17 08 01* materiali da costruzione a base di gesso contaminati da sostanze pericolose 17 09 altri rifiuti dell'attività di costruzione e demolizione 17 09 01* rifiuti dell'attività di costruzione e demolizione, contenenti mercurio 17 09 02* rifiuti dell'attività di costruzione e demolizione, contenenti PCB (ad esempio sigillanti contenenti PCB, pavimentazioni a base di resina contenenti PCB, elementi stagni in vetro contenenti PCB, condensatori contenenti PCB) 17 09 03* altri rifiuti dell'attività di costruzione e demolizione (compresi rifiuti misti) contenenti sostanze pericolose
1 CASO APPLICATIVO: il recupero diretto del mattone RIUTILIZZO INTEGRALE Procedura di recupero più vantaggiosa dal punto di vista ambientale Permette di valorizzare tutte le risorse incorporate nell elemento Materie Energia
Pulizia del mattone recuperato Il processo di lavorazione per ottenere il prodotto finito pronto per la commercializzazione parte dallapulizia dei mattoni sani. Pulizia manuale tempi lunghi costi maggiori Innovazione tecnologica tempi e costi minori Innovazione scientifica riduzione tempi e costi ottimizzazione del processo PROCESSO TERMICO
Caratteristiche meccaniche Resistenza a compressione Fig. 1 Resistenza a compressione di calcestruzzi riciclati e dei calcestruzzi originali di riferimento A/C Resistenza a compressione del calcestruzzo (MPa) Calcestruzzo originale CG e 100% NS CS CG e 50% NS 100% CS 0,45 37,5 37 34 30 0,55 28,9 28,5 25 21,5 0,68 22 21 17,5 13 Fig. 2 Relazione tra il rapporto acqua cemento espresso in % in peso e la resistenza a compressione a 28 giorni, espressa in Mega Pascal di campioni realizzati con: 100% aggregati fini e grossi naturali; 15% materiale riciclato e l 85% materiale naturale; 30% materiale riciclato e 70% materiale naturale; 100% di aggregati grossi riciclati e sabbia naturale; 100% di aggregati grossi e fini riciclati.
Resistenza a trazione e a flessione: A/C gg NS NG 57% 28 2,41 50% 28 2,98 CS CG Non varia molto CS CG 1,93-19,91% -10% -20% 2,77 2,44-7,04% Non varia molto -18,1% -20% Non varia molto -10% -20% -10% -6% -35% -25% -10% Modulo di elasticità: Il modulo di elasticità dei cls riciclati è sempre più basso di quello dei cls convenzionali. Ritiro: Il ritiro dei cls riciclati risulta essere più elevato di quello dei cls convenzionali. Lo scorrimento plastico: Lo scorrimento plastico dei cls riciclati risulta essere più elevato di quello dei cls convenzionali. In conclusione si possono utilizzare fino al 30% degli aggregati grossi riciclati mentre è da escludere l utilizzo degli aggregati fini (come prescritto anche dalla UNI EN 12620).
Permeabilità e assorbimento d acqua Assorbimento d acqua (espresso in % del peso) dopo 30 minuti di immersione, di calcestruzzi convenzionali ( ) e riciclati ( ), realizzati con differenti rapporti acqua/cemento. Tutti i calcestruzzi riciclati sono stati realizzati con aggregati riciclati provenienti da un calcestruzzo originario prodotto con un rapporto acqua cemento pari a circa 0,55. Caratteristiche di durabilità Carbonatazione e attacco all armatura Variazione del potenziale elettrico delle barre d acciaio inserite in campioni realizzati con calcestruzzo convenzionale( ) e riciclato( ), in funzione del numero dei cicli di imbibizione ed essiccamento. Sono state utilizzate due coppie di calcestruzzi (convenzionale e riciclato) prodotte rispettivamente con rapporto/acqua cemento pari a 0,55 e con rapporto acqua /cemento pari a 0,40.
La progettazione dell impasto dei calcestruzzi riciclati La determinazione del mix dell impasto del calcestruzzo riciclato non è diversa da quella dei calcestruzzi convenzionali. Rapporto tra aggregati a granulometria grossa e fine La determinazione del rapporto tra aggregati a granulometria grossa e fine del calcestruzzo riciclato non è diversa da quella dei calcestruzzi convenzionali. Rapporto A/C La determinazione del rapporto A/C del calcestruzzo riciclato non è diversa da quella dei calcestruzzi convenzionali. Domanda d acqua e lavorabilità I calcestruzzi riciclati richiedono una quantità d acqua maggiore perciò si può ricorrere alla preumidificazione degli aggregati. Contenuto di cemento L uso di aggregati riciclati richiede l aumento della quantità d acqua nell impasto. Volendo mantenere inalterata la resistenza a compressione è necessaria una maggiore quantità di cemento.
Contenuto d aria e densità Si può affermare che il contenuto d aria dei calcestruzzi riciclati sia al più leggermente superiore di quelli convenzionali. Tipo di calcestruzzo Densità [Kg/mc] Contenuto d aria % H 2360 1,3 H/H 2250 1,5 H/M 2250 1,6 H/L 2250 1,9 M 2350 1,1 M/H 2250 0,9 M/M 2250 1,2 M/L 2240 1,6 L 2290 1,9 L/H 2210 1,5 L/M 2200 2,2 L/L 2200 2,2 1) Aggregati per sottofondi stradali e sottofondi in genere 2) Aggregati per nuovo calcestruzzo 3) Produzione di mattoni in silicato di calcio
DESCRIZIONE U.M. PREZZO [ /mq] 1)Rimozionedimantiimpermeabilibituminosiadoppiostrato m 2 4,84 2) Trasporto a discarica autorizzata controllata di materiali di risulta con motocarrodiportatafinoa1m³ m 2 1,95 3) Smaltimento di materiale da demolizioni e rimozioni privo di ulteriori scorie e frammenti. Il prezzo comprende tutti gli oneri, tasse e contributi m 2 4,8 da conferire alla discarica autorizzata 4) Massetto sottile di sottofondo in preparazione del piano di posa della impermeabilizzazione, dello spessore di almeno 2 cm, tirata con regolo m 2 10,18 per la livellazione della superficie 5) Preparazione del piano di posa di manti impermeabili con una mano di primer bituminoso a solvente in quantità non inferiore a 300g/m² m 2 1,05 6) Manto impermeabile prefabbricato costituito da membrana bitume polimero elastomerica, applicata a fiamma su massetto di sottofondo, di superfici orizzontali o inclinate, previo trattamento con idoneo primer bituminoso, con sovrapposizione dei sormonti di 8 10 cm in senso longitudinale e di almeno 15 cm alle testate dei teli: armata in filo continuo di poliestere non tessuto spessore 4 mm m 2 9,63 TOT 32,45 Euro/mq
6) Manto impermeabile prefabbricato costituito da membrana bitume polimero elastomerica, applicata a fiamma su massetto di sottofondo, di superfici orizzontali o inclinate, previo trattamento con idoneo primer bituminoso, con sovrapposizione dei sormonti di 8 10 cm in senso longitudinale e di almeno 15 cm alle testate dei teli: armata in filo continuo di poliestere non tessuto spessore 4 mm m 2 9,63 TOT 9,63 Euro/mq