Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009

1. Progetto NUMIX “Aggregate for concrete from recycling of plastic waste” Alessandro Marseglia Consorzio CETMA Cittadella della Ricerca - S.S. 7 - Km 706+030 - 72100 Brindisi Tel. +39.0831.449111 - Fax +39.0831.449120 www.cetma.it - e-mail: alessandro.marseglia@cetma.it Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009

2. CETMA CETMA è un consorzio privato di enti pubblici di ricerca e aziende private. Si occupa di ricerca applicata su materiali, processi e metodi per lo sviluppo di prodotti innovativi per i settori dell’industria e dei servizi. - 80 dipendenti - 4000m2 (Uffici, Aule, Laboratori) SOCI Enti pubblici di ricerca ENEA Università del Salento Aziende private D’Appolonia S.p.A. (consulenza e ricerca in ambito ingegneristico) Telcom S.p.A. (stampaggio rotazionale e a iniezione) InfoByte (software e realtà virtuale) IGEAM (consulenza in ambito ambientale e ingegneristico) CEMIT (realizzazione di impianti e macchinari chiavi in mano)

3. CETMA: divisioni SIM Modellistica e Simulazione TEC Tecnologie e Processi Ingegneria dei materiali e delle strutture CIV Ingegneria Civile ENA Applicazioni Energetiche ed Ambientali Ingegneria Informatica LAB Laboratorio di Tecnologie dei Materiali • 24 risorse • ingegneri dei materiali • ingegneri civili • ingegneri meccanici • ingegneri aerospaziali • chimico industriale • tecnici • studenti e stagisti Design, grafica e comunicazione

4. NUMIX: attività di ricerca preliminari Espanso polimerico interamente ottenuto con materiale da riciclo • Possibili applicazioni: • aggregato per confezionamento di calcestruzzi leggeri in sostituzione dell’argilla espansa • pannelli isolanti per il settore dell’edilizia Obiettivo Individuare applicazioni della plastica eterogenea da riciclo, altrimenti destinata all’incenerimento

5. NUMIX: attività di ricerca preliminari La materia prima dell’espanso è costituita da: 1 - frazione eterogenea ottenuta dallo scarto della selezione della plastica da RSU. Tale frazione eterogenea è difficile da riciclare a causa delle diverse temperature di lavorazione dei polimeri presenti. 2 - gesso di risulta delle centrali termoelettriche utilizzato come agente espandente

6. VERIFICA DI COMPATIBILITA’ CONTROLLO SOSTANZE ORGANICHE Miscela HDPE LDPE Tutti i materiali testati rientrano nei canoni per l’impiego negli impasti cementizi (classi B e C) anche se non sottoposti a lavaggio.

7. PROVE DI SCHIUMATURA • TS-E1 (°C) • TS-E2 (°C) • TS-E3 (°C) • TS-D1 (°C) • N (giri/min) ESTRUSORE HAAKE L’estrusore è collegato ad un PC da cui è possibile impostare, tramite un software dedicato, i parametri del processo, oltre che monitorare costantemente l’andamento della prova.

8. PROVE DI SCHIUMATURA • Temperature del cilindro • Temperatura della filiera • Velocità di rotazione della vite • Quantità di agente espandente • Geometria della filiera • Viscosità della miscela • Nucleazione delle bolle • Crescita • Stabilizzazione PARAMETRI DA DEFINIRE E OTTIMIZZARE MECCANISMO DI ESPANSIONE

9. PROVE DI SCHIUMATURA TEMPERATURA(°C) TEMPERATURA (°C) TEMPERATURA(°C) DENSITA’ ( gr/cm3 ) DENSITA’ ( gr/cm3 ) DENSITA’ ( gr/cm3 ) TS-E1 TS-E1 TS-E1 TS-E2 TS-E2 TS-E2 TS-E3 TS-E3 TS-E3 TS-D1 TS-D1 TS-D1 160 160 140 170 170 170 210 190 190 140 160 200 0.741±0.006 0.714±0.002 0.812±0.007 160 130 140 170 170 170 190 200 190 130 160 200 0.749±0.003 0.814±0.007 0.365±0.029 Influenza delle Temperature di Processo La quantità di agente espandente è stata fissata al 10% wt. La velocità di rotazione della vite è 10 giri/min. E’ stata usata una filiera con rapporto L/D = 3 TS-E1 deve garantire che non avvenga la dissociazione del gesso TS-E3 deve garantire la completa dissociazione del gesso La densità diminuisce sensibilmente al diminuire della TS-D1.

10. PROVE DI SCHIUMATURA Influenza della Temperatura di Filiera TS-E1 = 140°C ; TS-E2 = 170°C; TS-E3 = 190°C ; Gesso 10% wt; L/D filiera = 3 Non è consigliabile scendere al di sotto dei 115°C.

11. PROVE DI SCHIUMATURA Influenza della velocità di rotazione della vite TS-E1 = 140°C ;TS-E2 = 170°C TS-E3 = 190°C ;TS-D1 = 130°C Gesso 10% wt; L/D filiera = 3 Tempo medio di residenza in filiera N aumenta Δt diminuisce ; Q aumenta

12. PROVE DI SCHIUMATURA DIMENSIONI FILIERA ( mm ) DENSITA’ ( gr/cm3 ) LUNGHEZZA DIAMETRO L/D 15 5 3 0.41±0.014 9 3 3 0.366±0.036 15 3 5 0.246±0.024 Influenza della Geometria della Filiera TS-E1 = 140°C ;TS-E2 = 170°C TS-E3 = 190°C ;TS-D1 = 130°C Gesso 10% wt ; N = 10 giri/min La densità diminuisce all’aumentare del rapporto L/D. A parità di L/D, un aumento delle dimensioni geometriche porta ad un aumento della densità.

13. PROVE DI SCHIUMATURA Influenza della quantità di agente espandente TS-E1 = 140°C ;TS-E2 = 170°C TS-E3 = 190°C ;TS-D1 = 130°C L/D filiera = 3 ; N = 10 giri/min La densità diminuisce all’aumentare della quantità di gesso

14. PROVE DI SCHIUMATURA Influenza della Viscosità della miscela TS-E1 = 140°C ;TS-E2 = 170°C TS-E3 = 190°C ;TS-D1 = 130°C L/D filiera = 5 ; N = 10 giri/min La densità diminuisce al diminuire della quantità di rLDPE

15. Scaling-up del processo La tecnologia messa a punto per la produzione dell’espanso è il processo di schiumatura mediante estrusione, brevettata nei paesi della Comunità Europea. Il processo è stato sviluppato prima in scala da laboratorio, poi, mediante opportuno scaling-up, è stato messo a punto in scala industriale, ottimizzando le varie fasi del processo, dalla preparazione della materia prima, alla fase di taglio dell’estruso espanso.

16. Granuli espansi in plastica da riciclo Modulando opportunamente i parametri di estrusione e la procedura di granulazione è possibile variare la densità, la forma e la dimensione del granulo espanso, oltre che la morfologia del materiale schiumato Tipo 2 Tipo 1 Tipo3 MERCATO DEI CALCESTRUZZI ALLEGGERITI Tipo 4

17. solo permalte cementizie e non per calcestruzzi errata corrige del 25 maggio 2006 “Nota – […] Il mandato M/125 “Aggregati” comprende, oltre ad aggregati naturali e industriali comuni e tradizionali,aggregati riciclati e alcuni materiali provenienti da fonti nuove o non comuni. […] tali materiali non comuni, quando immessi sul mercato come aggregati, devono essere completamente conformi alla presente norma […]”. Granuli espansi in plastica da riciclo Normative di riferimento UNI 10667 – 14 (giugno 2003):Miscele di materiali polimerici di riciclo e di altri materiali a base cellulosica di riciclo da utilizzarsi come aggregati nelle malte cementizie. UNI EN 13055 – 1 (aprile 2003):Aggregati leggeri – Parte 1: Aggregati leggeri per calcestruzzo, malta e malta per iniezione. “Sono idonei alla produzione di calcestruzzo per uso strutturale gli aggregati ottenuti dalla lavorazione di materiali naturali, artificiali, ovvero provenienti da processi di riciclo conformi alla norma europea armonizzata UNI EN 12620 e, per gli aggregati leggeri, alla norma europea armonizzata UNI EN 13055 – 1.” Nuove norme tecniche per le costruzioni – Cap. 11:Materiali e prodotti per uso strutturale – par. 11.2.9.2. “Aggregati”.

18. Granuli espansi in plastica da riciclo Aggregati leggeri: prodotti tradizionali e innovativi Argilla espansastrutturale Aggregato plastico riciclato espanso

19. Granuli espansi in plastica da riciclo Aggregato espanso da riciclo: scheda tecnica di prodotto Conforme alle norme UNI EN 13055 – 1 eUNI 10667 – 14

20. Progetto NUMIX • Studi di ricerca sulla fattibilità del processo, in scala di laboratorio e in scala pilota • Caratterizzazione del prodotto secondo le normative del settore del calcestruzzo • Interesse da parte di aziende dei settori del riciclo della plastica e del calcestruzzo • Individuazione della finestra di variazione delle percentuali di plastiche da riciclo • Verifica della ripetibilità del prodotto • Verifica del massimo livello di impurezze consentito • Necessità di approfondire le conoscenze tecniche in scala industriale • Rimuovere delle barriere del mercato • Mancanza di certezze sul guadagno nella sostituzione dei prodotti tradizionali con quelli da riciclo • Scetticismo legato alla novità del prodotto • Mancanza di sufficienti linee guida, regole e normative • Produzione industriale • Creazione della filiera produttiva • Diffusione e penetrazione nel mercato

21. Progetto NUMIX • Titolo: “Aggregate for concrete from recycling of plastic waste” • Acronimo: NUMIX • Coordinatore: Consorzio CETMA • Importo: 1.278.000 € • Durata: 36 mesi

22. PROGETTO NUMIX • Obiettivi: • Promuovere un processo industriale, la cui materia prima è costituita da scarti della selezione della plastica da riciclo, proveniente da rifiuti solidi urbani e industriali/artigianali/commerciali, per la produzione di: • 1: granuli espansi per calcestruzzo alleggerito strutturale e non strutturale, • 2: scaglie densificate per malta e da usare come materia prima per il prodotto 1. • Promuovere un mercato a livello europeo per tali prodotti • Risultati attesi: • Rendere disponibili alternative affidabili, innovative, ecocompatibili e competitive per il calcestruzzo alleggerito e la malta. • Ridurre la percentuale di scarto della selezione della plastica da riciclo. • Creare partnership tra le industrie europee.

23. PROGETTO NUMIX : Partners Centro Riciclo Vedelago - Treviso - Azienda operante nel settore del riciclo della plastica SGI Studio Galli Ingegneria SpA - Padova - Società di Ingegneria operante nei settori: acqua, ambiente, energia, ingegneria civile e dei trasporti DFS Montenegro Engineering - Podgorica - Società di Ingegneria operante nei settori: infrastrutture, energia e ambiente CETMA - Brindisi - Centro di ricerca ACCIONA INFRAESTRUCTURAS S.A - Madrid - Leader europeo nel settore delle costruzioni e delle infrastrutture civili

24. NUMIX: programma di lavoro

25. Grazie per l’attenzione!