Due progetti di ricerca per aumentare il recupero di imballaggi multimateriale e plasmix.
5 marzo 2014 15:17
Il Consorzio Nazionale Imballaggi investirà nei prossimi due anni 800mila euro in progetti di ricerca sul riciclo di imballaggi, nell’ambito di un accordo quadro triennale siglato questa mattina con Consiglio Nazionale delle Ricerche. L’obiettivo è migliorare il recupero e la valorizzazione di frazioni dei rifiuti da imballaggio difficili da riciclare per via meccanica, come il multimateriale e le plastiche miste (plasmix).
Il primo progetto, relativo al riciclo di scarti eterogenei e “multimateriale” post-consumo, si pone l’obiettivo di utilizzare gli scarti come fonte per nuovi compositi, completamente riciclati - spiega Conai -. I materiali interessati dalla ricerca sono gli scarti di cartoni poliaccoppiati derivanti dal processo di spappolamento in cartiera (pulping), di poliaccoppiati flessibili plastica/alluminio post-consumo e di miscele di poliolefine.
Il secondo progetto riguarda invece la valorizzazione di frazioni miste di poliolefine e altre plastiche post consumo, attraverso la valutazione del decadimento delle loro proprietà come conseguenza del ripetuto utilizzo e riciclo. Obiettivo dei ricercatori è mettere a punto un processo di riciclo meccanico per miscele eterogenee di plastiche che renda compatibili polimeri differenti al fine di realizzare nuovi materiali in alternativa al recupero energetico.
Oltre alla collaborazione con il CNR, Conai svilupperà altri progetti di ricerca con università e stazioni sperimentali con l’obiettivo di migliorare la riciclabilità e le rese nel riciclo di plastica, vetro e acciaio. Tra questi ultimi, un progetto da sviluppare in collaborazione con l’Università di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Industriale sul riciclo di polimeri da post consumo, in particolare poliolefine, per la realizzazione di sistemi nano-compositi ad elevato contenuto di riciclato.
“Questo Accordo si inscrive perfettamente nella mission del Consorzio, tra i cui compiti figura la diffusione di una cultura di sostenibilità ambientale, dall’ottimizzazione dell’impiego di materiali di imballaggio alla riduzione del loro impatto sull’ambiente - commenta Roberto De Santis, Presidente di Conai-. Il partner migliore non poteva che essere il CNR, un serbatoio di competenze e di mezzi in settori di ricerca di nostro interesse”.
{slide=Scheda PROGETTO: Plasmix}
Valorizzazione mediante tecniche di funzionalizzazione e compatibilizzazione di plastiche miste costituite da mix di poliolefine incluso di scarti di altre plastiche di post consumo e valutazione del decadimento delle loro proprietà come conseguenza del loro ripetuto utilizzo e riciclo.
Obiettivo:
Favorire il riciclo meccanico di miscele eterogenee di plastiche post-consumo mediante la definizione di una strategia di compatibilizzazione eco-friendly ed economicamente competitiva per la realizzazione di nuovi materiali a basso impatto ambientale.
Inquadramento della problematica e stato dell’arte:
Il principale problema delle attuali tecnologie di riciclo meccanico riguarda la difficoltà di processare insieme materie plastiche di diversa natura. In aggiunta, la presenza di diversi additivi, riempitivi, vernici o lacche e la degradazione cui inevitabilmente le catene polimeriche vanno incontro durante la lavorazione e l’utilizzo tendono a ridurre le qualità del materiale riciclato.
Descrizione fasi del progetto:
Scopo principale del progetto è lo sviluppo di strategie flessibili ed a costi sostenibili per il riciclo meccanico di frazioni miste di polimeri post-consumo, composte principalmente da poliolefine, per la realizzazione di una nuova classe di materiali a basso impatto ambientale. Tali strategie saranno basate principalmente su trattamenti meccanici e meccano-chimici. Le frazioni miste di polimeri saranno trattate con la tecnica del ball milling (mulino planetario dotato di sfere di macinazione in acciaio), ampiamente utilizzato per i materiali inorganici e recentemente applicato anche ai polimeri.
Il processo di compatibilizzazione ha come obiettivo promuovere interazioni chimiche e/o fisiche tra le diverse frazioni polimeriche, migliorandone la miscibilità e la lavorabilità. Per migliorare ulteriormente la compatibilità delle miscele polimeriche prodotte potrà essere testata l’introduzione, durante la macinazione, di sostanze reattive a basso peso molecolare come, per esempio, anidridi, epossidi o perossidi al fine di indurre modifiche chimiche nei polimeri processati. La funzionalizzazione allo stato solido, infatti, presenta il vantaggio di non causare una drastica diminuzione del peso molecolare delle poliolefine e agisce in maniera sinergica con le modificazioni indotte dal processo di milling. Alla preparazione seguirà l’analisi delle proprietà dei materiali nonché delle relazioni proprietà/struttura, funzionali non solo all'ottimizzazione delle condizioni di processo ed, eventualmente, allo sviluppo pre-competitivo ma anche all’individuazione dei settori applicativi più idonei.
Saranno analizzate, in particolare, le interazioni tra le fasi all’interfaccia nonché la dispersione delle diverse frazioni polimeriche mediante tecniche spettroscopiche e morfologiche avanzate.
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{slide=Scheda PROGETTO:Riciclo meccanico di scarti eterogenei e “multimateriale”}
Riciclo meccanico di scarti eterogenei e “multimateriale” post-consumo per la realizzazione di compositi a basso impatto ambientale e il recupero delle frazioni metalliche.
Obiettivo:
Obiettivo del progetto è la definizione di una strategia alternativa di riciclo meccanico, volta al recupero di scarti eterogenei e multimateriale da utilizzare come fonte di materie prime non convenzionali per realizzare nuovi compositi a basso impatto ambientale. Saranno utilizzati gli scarti di cartoni poliaccoppiati derivanti dal processo di spappolamento in cartiera (pulping) come fonte di filler a base cellulosica e quelli dei poliaccoppiati flessibili plastica/alluminio come filler a base metallica in combinazione con matrici polimeriche post-consumo per la preparazione di materiali completamente riciclati.
Nel caso dei poliaccoppiati flessibili plastica/alluminio sarà altresì effettuata un’analisi delle opzioni tecnologiche per il recupero specifico delle frazioni metalliche.
Inquadramento della problematica e stato dell’arte:
La gestione ottimale dei rifiuti presuppone la massimizzazione del recupero del valore in essi contenuto; ciò si traduce nella scelta della miglior tecnologia tra le diverse opzioni oggi disponibili. Il tema non è banale e richiede un'attenta analisi della natura del rifiuto, coniugata con un'ottima conoscenza del comportamento dei materiali da trattare oltre che delle possibili tecnologie di riciclo, senza trascurare l’aspetto di competitività in termini economici.
Descrizione fasi del progetto:
Il progetto si prefigge l’obiettivo di definire una strategia alternativa di riciclo meccanico, che non prevede la separazione delle singole frazioni di cui risultano costituiti, sia per gli scarti derivanti dal trattamento in cartiera dei cartoni e cartoni poliaccoppiati (SPC) sia per i poliaccoppiati flessibili (PF) post-consumo. Si prevede di utilizzare una doppia fase di macinazione spinta, attraverso la quale si otterranno particelle di dimensioni idonee a essere incorporate nella matrice polimerica fusa. Nel caso degli SPC sarà anche valutata la possibilità di un singolo stadio di macinazione a umido effettuata nel mulino planetario. Ci si aspetta che la tecnologia del processo di ball milling possa indurre non solo una migliore separazione delle fibre cellulosiche, ma anche importanti variazioni della morfologia e della struttura (cristallinità) delle fibre stesse, variazioni che risultano funzione delle condizioni di processo. Nel caso dei poliaccoppiati plastica/alluminio, il trattamento di ball milling potrebbe modificare le proprietà di superficie delle particelle metalliche aumentandone così la reattività e dunque l’interazione, in fase di processo, con la matrice polimerica. Saranno testati contenuti variabili di SPC o di PF, realizzando quindi materiali con una vasta gamma di proprietà e per applicazioni diversificate. Va considerato, inoltre, che sia negli SPC che nei PF esiste una frazione polimerica non trascurabile. Nel caso in cui tale frazione fonda a temperature superiori a quelle di processo, fungerà anch’essa da filler solido. Nel caso, invece, di frazioni che fondono durante il processo, andranno a costituire un’ulteriore fase polimerica la cui miscibilità con la matrice poliolefinica sarà valutata e, nel caso, ottimizzata. Una volta preparati i materiali, ne verranno analizzate le proprietà e le relazioni proprietà/struttura. Infine verrà condotto uno studio sulla fattibilità tecnologica del recupero di layer di alluminio dai poliaccoppiati plastica/alluminio.
Possibili applicazioni:
I materiali compositi contenenti basse percentuali di SPC potranno essere impiegati per la produzione di lastre modellate per pressofusione e di oggetti prodotti per stampaggio ad iniezione. Per contenuti elevati di SPC sono ipotizzabili, invece, proprietà simili ai pannelli in MDF (medium density fiberboard) o al cartone pressato, con una resistenza all’acqua molto superiore, grazie alla matrice polimerica che ne copre le superfici. I compositi, contenenti particelle di alluminio, invece, difficilmente potranno essere utilizzati per lo stampaggio a iniezione e per essi saranno previste lavorazioni tipo termoformatura.
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{slide=ALTRI PROGETTI R&D}
1. Riciclo di polimeri da post consumo per la realizzazione di sistemi nano-compositi
Da sviluppare in collaborazione con l’Università di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIIN)
Obiettivo del progetto:
Studiare la possibilità di utilizzare materiali polimerici post-consumo, con particolare riguardo alle frazioni poliolefiniche per la produzione di manufatti nano-compositi a elevato contenuto di riciclato. La ricerca riguarda, pertanto, la definizione di tecnologie mirate di "riabilitazione" chimico-fisica dei polimeri riciclati a matrice poliolefinica e l’individuazione delle relazioni tra composizione del sistema, tecnologia di riciclo, morfologia e proprietà esibite dai manufatti riciclati nanocompositi.
Inquadramento della problematica e stato dell’arte:
Le tecnologie di produzione di sistemi termoplastici nanocompositi stanno assumendo sempre maggiore rilevanza: l'incorporazione di cariche micrometriche e sub-micrometriche consente, infatti, di modulare in maniera abbastanza mirata le proprietà dei sistemi polimerici, migliorando anche la processabilità dei materiali.
2. Riciclo di imballaggi in acciaio a banda stagnata per l’industria siderurgica
Da sviluppare in collaborazione con l’Università di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIIN)
Obiettivo del progetto: valorizzare i rifiuti di natura metallica, provenienti dalla raccolta differenziata dei rifiuti solidi urbani, per ottenere un materiale di qualità da impiegare in acciaieria. L’idea progettuale risponde a precise istanze ambientali: ridurre l’impatto derivante dal conferimento in discarica mediante la valorizzazione e il riciclo del rifiuto. Gli imballaggi in acciaio a banda stagnata saranno trasformati, mediante processi di destagnazione e decarbonatazione, in materia prima di qualità per le acciaierie. Il progetto si prefigge, inoltre, l’obiettivo di recuperare lo stagno, così da essere valorizzato sul mercato come materia prima.
3. Valorizzazione delle frazioni di scarto del trattamento del rottame di vetro
Da sviluppare in collaborazione con SSV (Stazione Sperimentale del Vetro).
Obiettivo del progetto:
Valorizzare le frazioni non riciclate di rottame di vetro attraverso lo studio di nuove soluzioni e/o l’ottimizzazione dei processi di selezione attualmente utilizzati. Sono previsti due filoni di indagine: il primo, volto a individuare possibili soluzioni industriali per il recupero del rottame di vetro rigettato insieme all’inerte indesiderato dalle macchine di separazione della ceramica; il secondo, finalizzato sia al recupero della frazione di vetro sodico calcico scartato insieme al cristallo, sia al recupero del piombo stesso contenuto nel cristallo come by-product del nuovo processo adottato.
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