Tecnologie e Metodi Avanzati per il Recupero e il Riciclo dei Materiali

1. Tecnologie e Metodi Avanzati peril Recupero e il Riciclo dei Materiali Presentazione del corso Introduzione • recupero • riciclo: riuso/recupero di funzioni – recupero di materia e/o di energia • materiali compositi Docente: Prof. Giuseppe Bonifazi

2. Introduzione Per riciclo si intende tutto l'insieme di strategie volte a recuperare i rifiuti per riutilizzarli evitando di smaltirli in altro modo. Il riciclo comprende: • Recupero di materiali che possono essere utilizzati in nuovi processi produttivi • Recupero di energia, attraverso ad esempio la combustione dei rifiuti • Riutilizzo di materiali, ossia l’uso di un rifiuto con le stesse funzioni del prodotto di partenza

3. Introduzione Flusso globale di materiale

4. Introduzione Il simbolo universale del riciclo La prima freccia indica la separazione alla sorgente, ad esempio la rimozione del materiale dai rifiuti e la consegna per la successiva raccolta in contenitori specializzati (ad es.: lattina separata dal consumatore e immessa negli appositi contenitori per la raccolta differenziata). La seconda freccia simboleggia il trattamento del materiale (ad es.: le lattine vengono prelevate dal gestore della raccolta e vengono compresse e vendute a una fonderia di alluminio, dove vengono prodotti nuovi fogli di alluminio per la produzione di nuove lattine). La terza freccia rappresenta la reimmissione del nuovo prodotto sul mercato (ad es.: il consumatore acquista la nuova lattina).

5. Gestione del problema dei rifiuti La gestione dei rifiuti comprende i seguenti aspetti: • La riduzione alla fonte della produzione dei rifiuti, agendo su progettazione, produzione e commercializzazione dei beni, diminuendo le quantità di rifiuto da destinare allo smaltimento finale. • Il recupero di materia e/o di energia e il riutilizzo degli scarti. • Il corretto smaltimento dei rifiuti non recuperabili (pericolosi, contenenti sostanze tossiche, nocive, ecc.) • Il miglioramento degli altri sistemi di trattamento e/o smaltimento, come ad esempio inceneritori, impianti di compostaggio e discariche.

6. La nuova disciplina dei rifiuti D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” La nuova normativa in materia di rifiuti ribadisce i criteri di priorità nella gestione già individuati nella normativa previgente (decreto Ronchi del 1997): • Limitare al massimo la produzione di rifiuti e le conseguenze dello smaltimento, privilegiandone il recupero mediante riciclo, reimpiego, riutilizzo o ogni altra azione finalizzata all’ottenimento di materie prime secondarie, nonché all’uso dei rifiuti come fonte di energia.

7. La nuova disciplina dei rifiuti D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” Le pubbliche amministrazioni devono perseguire tali finalità mediante: • Sviluppo di tecnologie pulite, che permettano un uso più razionale e un maggiore risparmio di risorse naturali • Messa a punto tecnica e l’immissione sul mercato di prodotti concepiti in modo da non contribuire, o contribuire il meno possibile, per la loro fabbricazione, il loro uso o il loro smaltimento, ad incrementare la quantità o la nocività dei rifiuti e i rischi di inquinamento • Lo sviluppo di tecniche appropriate per l’eliminazione di sostanze pericolose contenute nei rifiuti al fine di favorirne il recupero

8. Definizione di rifiuto D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” La nozione di rifiuto: • Qualsiasi sostanza od oggetto che rientri nelle categorie riportate nell’Allegato A alla parte quarta del presente decreto e di cui il detentore si disfi o abbia deciso o abbia l’obbligo di disfarsi

9. Definizione di rifiuto D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale”

10. Raccolta D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” Nel decreto la raccolta è definita: l’operazione di prelievo, di cernita o di raggruppamento dei rifiuti per il loro trasporto. Tutte le attività di recupero dei materiali prendono inizio con la fase di raccolta. I prodotti devono poi essere trasformati in materie prime secondarie che rispondano ai requisiti richiesti dal mercato per essere immessi nuovamente nel circuito produttivo industriale.

11. Raccolta Differenziata D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” Nel decreto è definita: la raccolta idonea, secondo criteri di economicità, efficacia, trasparenza ed efficienza, a raggruppare i rifiuti urbani in frazioni merceologiche omogenee, al momento della raccolta o, per la frazione organica umida, anche al momento della trattamento, nonché a raggruppare i rifiuti di imballaggio separatamente dagli altri rifiuti urbani, a condizione che tutti i rifiuti sopra indicati siano effettivamente destinati al recupero • Raccolta differenziata per tipologia di prodotto • Raccolta multimateriale per due o più tipologie di prodotti • Raccolta indifferenziata di tutte le frazioni di rifiuti

12. Raccolta differenziata Misure per incrementare la raccolta differenziata In ogni ambito territoriale ottimale deve essere assicurata una raccolta differenziata dei rifiuti urbani pari alle seguenti percentuali minime di rifiuti prodotti: • Almeno il 35% entro il 31/12/2006 • Almeno il 45% entro il 31/12/2008 • Almeno il 65% entro il 31/12/2012

13. Definizione di smaltimento D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” Lo smaltimento è definito: • Ogni operazione finalizzata a sottrarre definitivamente una sostanza, un materiale o un oggetto dal circuito economico e/o di raccolta e in particolare, le operazioni previste dall’Allegato B alla parte quarta del decreto. Lo smaltimento dei rifiuti deve essere effettuato: • In condizioni di sicurezza • Quando si sia verificata l’impossibilità tecnica ed economica di procedere al recupero • Riducendo il più possibile, sia in massa che in volume, i rifiuti da avviare allo smaltimento • Ricorrendo ad una rete integrata ed adeguata di impianti di smaltimento

14. Definizione di smaltimento D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale”

15. Recupero D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” Nel decreto il recupero è definito: Le operazioni che utilizzano rifiuti per generare materie prime secondarie, combustibili o prodotti, attraverso trattamenti meccanici, termici, chimici o biologici, incluse la cernita o la selezione, e, in particolare, le operazioni previste nell’Allegato C alla parte quarta del decreto.

16. Recupero D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale”

17. La classificazione dei rifiuti D.L.vo 3/4/2006 n. 152 “Testo Unico ambientale” Una prima fondamentale distinzione è effettuata in base all’origine: • Rifiuti urbani • Rifiuti speciali Questi possono a loro volta distinguersi in base alle caratteristiche di pericolosità: • Pericolosi • Non pericolosi

18. La classificazione dei rifiuti Rifiuti Urbani • Rifiuti domestici anche ingombranti provenienti da locali e luoghi adibiti ad uso di civile abitazione • Rifiuti non pericolosi provenienti da locali e luoghi adibiti ad usi diversi dai precedenti (…) • Rifiuti provenienti dallo spazzamento delle strade • Rifiuti di qualunque natura e provenienza giacenti sulle strade ed aree pubbliche o sulle strade ed aree private comunque soggette ad uso pubblico o sulle spiagge marittime e lacuali e sulle rive dei corsi d’acqua • Rifiuti vegetali provenienti da aree verdi quali giardini, parchi e aree cimiteriali

19. La classificazione dei rifiuti Rifiuti Speciali • Rifiuti da attività agricole e agro-industriali • Rifiuti derivanti da attività di demolizione, costruzione, nonché i rifiuti pericolosi che derivano da attività di scavo • Rifiuti da lavorazioni industriali • Rifiuti da lavorazioni artigianali • Rifiuti da attività commerciali • Rifiuti da attività di servizio • Rifiuti derivanti dalle attività di recupero e smaltimento di rifiuti, i fanghi prodotti dalla potabilizzazione e da altri trattamenti delle acque e dalla depurazione delle acque reflue e da abbattimento di fumi • Rifiuti derivanti da attività sanitarie • Macchinari e apparecchiature deteriorati e obsoleti • Veicoli a motore, rimorchi e simili fuori uso e loro parti • Combustibile derivato da rifiuti • Rifiuti derivati dalle attività di selezione meccanica dei rifiuti solidi urbani

20. La classificazione dei rifiuti Categorie particolari di rifiuti • Imballaggi e rifiuti di imballaggio • Rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) • Rifiuti sanitari • Veicoli fuori uso • Prodotti contenenti amianto • Pneumatici fuori uso • CDR (combustibile da rifiuti) e CDR-Q (combustibile da rifiuti di qualità elevata) • Rifiuti derivanti da attività di manutenzione delle infrastrutture • Rifiuti prodotti dalle navi e residui di scarico • Rifiuti di origine animale • Oli usati • Fanghi provenienti da processi di depurazione di acque reflue

21. Selezione La "raccolta differenziata" facilita il riciclo dei materiali, in quanto consente di selezionare frazioni merceologiche omogenee destinate al riutilizzo e recupero di materie prime. La selezione dei materiali da riciclare può essere eseguita meccanicamente o manualmente in base alla tipologia dell’impianto. L’attività di selezione permette di eliminare eventuali frazioni estranee.

22. Tecnologie di riduzione di dimensioni Dismantling Crushing Grinding Regrinding Shredding Attritioning

23. Tecnologie di separazione Density Separation Density Media Separation Dynamic Density Separation Optical Sorting Electrostatic Separation Triboelectric Separation Eddy current Separation Magnetic Separation System Universal Product Code Scanning Solvent Separation Softening Point Separation Froth Flotation Separation Size Classification

24. Materiali compositi Molti beni di consumo sono costituiti da combinazioni complesse di diversi materiali, difficilmente separabili tra loro. Ad esempio: • gli autoveicoli, che sono fabbricati con differenti materiali (metalli, materie plastiche, gomma, ecc.) • i televisori e i calcolatori elettronici, i cui video contengono elementi che impediscono la riutilizzazione del vetro per tutti gli impieghi Le operazioni di trattamento per il recupero di tali materiali sarebbero facilitate se, già in fase di progettazione, si prevedesse la separabilità delle diverse componenti

25. Materiali compositi

26. Materiali compositi Processi di riciclo per i materiali compositi SMC: Sheet Molding Compound RIM: Reaction Injection Molded

27. Materiali compositi Pirolisi Nella pirolisi i polimeri vengono decomposti ad elevate temperature in assenza di ossigeno. Questo processo rompe il polimero in frazioni idrocarboniche riutilizzabili come monomeri, carburanti e sostanza chimiche. Durante questo processo le fibre sono separate dai polimeri e possono essere riutilizzate come filler o rinforzi.

28. Materiali Riciclabili Esempi di materiali che possono essere riciclati: • Carta e Cartone • Vetro • Alluminio • Plastica • Materiali ferrosi • Materiale Organico • Inerti misti da costruzione • Beni durevoli • Legno • Batterie per auto trazione • Pile scariche • Oli usati

29. Carta e Cartone Carta e cartone sono materiali diffusissimi nel mondo moderno, e sono utilizzati per gli scopi più diversi: • libri, riviste e giornali; • carta, cartoncino e cartone impiegati negli imballaggi; • carta per usi igienici; • carta moneta; • rivestimento delle pareti (carta da parati); • cartongesso. In Italia il Consorzio che si occupa del riciclo e il recupero degli imballaggi di origine cellulosica è il Comieco (Consorzio Nazionale Recupero e Riciclo degli Imballaggi a base Cellulosica).

30. Carta e Cartone Carta e cartone si ricavano dalla cellulosa, ossia la componente fibrosa che si estrae dal legno degli alberi e di altre specie vegetali o anche dal riciclo di carta e cartoni usati. Di fatto più del 50% della carta e del cartone immessi al consumo in Italia viene raccolta e riciclata, e concorre alla produzione di nuova carta e di nuovo cartone.

31. Carta e Cartone I mezzi destinati a svuotare i contenitori della raccolta differenziata trasportano la cosiddetta “carta da macero” presso la “piattaforma di selezione” La piattaforma di selezione è un luogo di raccolta dove gli operatori eliminano il materiale estraneo come ferro e plastica e suddividono per tipologie la carta che viene fatta scorrere su un nastro trasportatore. La carta selezionata viene pressata e legata in grosse balle per ottimizzarne la movimentazione e il trasporto. La piattaforma di selezione trasferisce il materiale cellulosico alla cartiera.

32. Carta e Cartone Nelle cartiere si ricicla il macero proveniente dalla raccolta differenziata. Il materiale cellulosico finisce nel pulper, dove le fibre della carta vengono distaccate in acqua. Gli impasti per i diversi strati del cartone sono avviati alla “macchina continua” dove si formano i fogli di carta che vengono successivamente accoppiati, disidratati e asciugati. Carta e cartoncino sono avvolti in grandi bobine, poi le ribobinatrici e le taglierine producono rotoli o formati di svariate misure che le cartiere forniscono su ordinazione alle cartotecniche.

33. Carta e Cartone Processo di riciclo della carta

34. Vetro Il vetro ha origini antichissime ed è prodotto fondendo ad elevate temperature sabbie speciali con l'aggiunta di soda. Riciclare il vetro permette quindi di: • ridurre le attività di cava, • evitare la produzione dei residui tossici della fusione, • risparmiare energia. In Italia il Consorzio che si occupa del riciclo del vetro è il Co.Re.Ve. (Consorzio Recupero Vetro).

35. Vetro Una volta raccolti in modo differenziato, i prodotti di vetro (bottiglie barattoli, vasetti ecc.) vengono selezionati e ripuliti da elementi estranei in impianti progettati appositamente. • Vetro piano • Vetro di contenitori Il vetro viene separato on-line per colore (ad es.: incolore, verde e marrone). Quindi nelle vetrerie il vetro viene fuso e rimodellato in nuovi oggetti. L'igienicità del vetro permette, oltre al riciclo, il riutilizzo.

36. Vetro Schema impianto riciclo vetro

37. Vetro

38. Vetro

39. Alluminio L'alluminio è uno dei materiali più abbondanti in natura e possiede una serie di caratteristiche che lo rendono particolarmente adatto alla produzione di imballaggi: • è impermeabile, • non lascia passare la luce, • non altera il gusto del contenuto • può essere riciclato un numero infinito di volte senza perdere le sue qualità originali. Il grande vantaggio del riciclo dell'alluminio risiede nel risparmio energetico: fino al 95% dell'energia necessaria ad estrarre alluminio vergine dai minerali (ad esempio la bauxite).

40. Alluminio Le lattine, le bombolette spray e gli altri contenitori in alluminio, dopo essere stati gettati nei cassonetti, sono trasportati a impianti dedicati al riciclaggio dell'alluminio. Dopo aver eliminato eventuali corpi estranei, i rifiuti vengono fusi per ricavare lingotti di alluminio puro. I lingotti sono poi lavorati per ottenere delle lamine da utilizzare per la produzione di nuovi contenitori o altri oggetti. In Italia il C.I.A.L. è il consorzio che si occupa dell'avvio al riciclaggio dei rifiuti in alluminio.

41. Alluminio

42. Plastica Il riciclaggio dei materiali plastici assume un'importanza primaria se si considera che la plastica è ottenuta attraverso la raffinazione del petrolio. L'esauribilità di questa risorsa e il suo alto costo di estrazione rendono necessario uno sforzo comune per aumentare sensibilmente la quota di plastica ottenuta dal processo di riciclaggio. La famiglia di materiali plastici utilizzati per gli imballaggi e per altri prodotti di uso quotidiano è piuttosto ampia; per riconoscerli è sufficiente individuare il codice sull'etichetta o stampigliato a caldo sul prodotto.

43. Plastica PET (polietilentereftalato) Questo polimero presenta: • elevate proprietà meccaniche, • buona tenacità, • buona resistenza termica e chimica, • ottima trasparenza e brillantezza. Viene utilizzato per la produzione di: • bottiglie per acqua e bibite, • flaconi per detergenti domestici, • vassoi e blister termoformati, • film di supporto per termoaccoppiati • fibre (per abbigliamento, arredamento, imbottiture, cordami, uso geotessile, ecc.), • film per effetti decorativi e arti grafiche; • lastre fotografiche e radiografiche; • nastri audio e video. Il PET riciclato viene utilizzato per la produzione di nuovi contenitori, oppure, nel campo di applicazione delle fibre, si ottengono imbottiture, maglioni, "pile", moquette, interni per auto, blister e reggette.

44. Plastica PP (polipropilene) Le sue caratteristiche sono: • buone proprietà meccaniche, • buona resistenza chimica, • elevata impermeabilità al vapore acqueo. Sono numerosi i settori di applicazione di questo polimero: • flaconi per detergenti e cosmetica, • cassette, • film orientati in sostituzione del cellophane, • sacchi industriali, • mobili da giardino, • fibre (corde e sacchi), • articoli casalinghi, • batterie • paraurti auto.

45. Plastica PE (polietilene) Le sue caratteristiche sono: • buona resistenza meccanica e rigidità, • resistenza agli acidi, alcali, soluzioni saline e vari solventi organici (es. oli e benzine), • scarsa trasparenza (opaco). Viene utilizzato per la fabbricazione di: • bottiglie e flaconi per alimenti, • detergenti e agenti chimici, • cassette e fusti, • film di vari spessori per uso agricolo, industriale, edile. Il PE riciclato, viene reimpiegato per la realizzazione di nuovi contenitori per detergenti, oppure sacchi della spazzatura, film per imballaggio, manufatti per l'industria. HDPE LDPE

46. Plastica PVC (cloruro di polivinile) Le sue caratteristiche sono: • buona resistenza meccanica e chimica, • elevata impermeabilità al vapore acqueo. Sono numerosi i settori di applicazione di questo polimero: • bottiglie e flaconi (circa il 6% della produzione di bottiglie per acque minerali non gasate), • blister termoformati, • film flessibili, • tubi, • telai di finestre, • tapparelle, • guaine per cavi elettrici, • finte pelli, • giocattoli, • parti di automobili e • accessori biomedicali. Il PVC riciclato, viene riutilizzato soprattutto nel settore edile per la produzione di tubi, scarichi per l'acqua piovana, raccordi, passacavi.

47. Plastica PS (polistirene) Le sue caratteristiche sono: • elevata rigidità e trasparenza, • buona resistenza all'urto, • leggerezza, • buon isolamento termico ed acustico. Sono numerosi i settori di applicazione di questo polimero: • scatole trasparenti, • flaconi per medicinali e cosmetica, • vaschette per yogurt e formaggi molli, • imballaggi per alimenti (vaschette) ed industriali (protezione interna), • mobili, • piatti e bicchieri monouso, • pannelli isolanti e • giocattoli.

48. Plastica Diversi processi di riciclo della plastica

49. Plastica Schema riciclo meccanico della plastica

50. Plastica Schema impianto riciclo del PET