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Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Progetto NUMIX Aggregate for concrete from recycling of plastic waste Alessandro Marseglia Consorzio CETMA Cittadella.

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1 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Progetto NUMIX Aggregate for concrete from recycling of plastic waste Alessandro Marseglia Consorzio CETMA Cittadella della Ricerca - S.S. 7 - Km Brindisi Tel Fax

2 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 dellindustria e dei servizi dipendenti m 2 (Uffici, Aule, Laboratori) SOCI Enti pubblici di ricerca ENEA Università del Salento Aziende private DAppolonia 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 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Ingegneria dei materiali e delle strutture Design, grafica e comunicazione Ingegneria Informatica CETMA: divisioni SIM Modellistica e Simulazione TEC Tecnologie e Processi CIV Ingegneria Civile ENA Applicazioni Energetiche ed Ambientali LAB Laboratorio di Tecnologie dei Materiali 24 risorse - ingegneri dei materiali - ingegneri civili - ingegneri meccanici - ingegneri aerospaziali - chimico industriale tecnici studenti e stagisti

4 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Espanso polimerico interamente ottenuto con materiale da riciclo Possibili applicazioni: -aggregato per confezionamento di calcestruzzi leggeri in sostituzione dellargilla espansa -pannelli isolanti per il settore delledilizia Individuare applicazioni della plastica eterogenea da riciclo, altrimenti destinata allincenerimento Obiettivo NUMIX: attività di ricerca preliminari

5 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 La materia prima dellespanso 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 NUMIX: attività di ricerca preliminari

6 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 VERIFICA DI COMPATIBILITA CONTROLLO SOSTANZE ORGANICHE Tutti i materiali testati rientrano nei canoni per limpiego negli impasti cementizi (classi B e C) anche se non sottoposti a lavaggio. HDPE LDPE Miscela

7 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 PROVE DI SCHIUMATURA ESTRUSORE HAAKE TS-E1 (°C) TS-E2 (°C) TS-E3 (°C) TS-D1 (°C) N (giri/min) Lestrusore è collegato ad un PC da cui è possibile impostare, tramite un software dedicato, i parametri del processo, oltre che monitorare costantemente landamento della prova.

8 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 PROVE DI SCHIUMATURA PARAMETRI DA DEFINIRE E OTTIMIZZARE Temperature del cilindro Temperatura della filiera Velocità di rotazione della vite Quantità di agente espandente Geometria della filiera Viscosità della miscela MECCANISMO DI ESPANSIONE Nucleazione delle bolle Crescita Stabilizzazione

9 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 PROVE DI SCHIUMATURA 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 TEMPERATURA (°C)DENSITA ( gr/cm 3 ) TS-E1TS-E2TS-E3TS-D ± ±0.003 TEMPERATURA (°C)DENSITA ( gr/cm 3 ) TS-E1TS-E2TS- E3 TS-D ± ±0.007 TEMPERATURA (°C)DENSITA ( gr/cm 3 ) TS-E1TS-E2TS-E3TS-D ± ±0.029 La densità diminuisce sensibilmente al diminuire della TS-D1. TS-E1 deve garantire che non avvenga la dissociazione del gesso TS-E3 deve garantire la completa dissociazione del gesso

10 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 N aumenta Δt diminuisce ; Q aumenta Tempo medio di residenza in filiera

12 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 PROVE DI SCHIUMATURA 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 allaumentare del rapporto L/D. A parità di L/D, un aumento delle dimensioni geometriche porta ad un aumento della densità. DIMENSIONI FILIERA ( mm )DENSITA ( gr/cm 3 ) LUNGHEZZADIAMETROL/D ± ± ±0.024

13 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 allaumentare della quantità di gesso

14 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 La tecnologia messa a punto per la produzione dellespanso 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 dellestruso espanso. Scaling-up del processo

16 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 1 Tipo 2 Tipo 4 Tipo3 MERCATO DEI CALCESTRUZZI ALLEGGERITI Granuli espansi in plastica da riciclo

17 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Normative di riferimento UNI – 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 – 1 (aprile 2003): Aggregati leggeri – Parte 1: Aggregati leggeri per calcestruzzo, malta e malta per iniezione. errata corrige del 25 maggio 2006 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 normaNota – […] 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 […]. malte cementizienon per calcestruzzi solo per malte cementizie e non per calcestruzzi Sono idonei alla produzione di calcestruzzo per uso strutturale gli aggregati conformi per gli aggregati leggeri, alla norma europea armonizzata UNI EN – 1Sono 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 e, per gli aggregati leggeri, alla norma europea armonizzata UNI EN – 1. Nuove norme tecniche per le costruzioni – Cap. 11: Materiali e prodotti per uso strutturale – par Aggregati. Granuli espansi in plastica da riciclo

18 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Aggregati leggeri: prodotti tradizionali e innovativi Calcestruzzo strutturaleCalcestruzzo non strutturale Prodotti tradizionali Argilla espansa strutturalePolistirolo espanso Foglie di materiale plastico riciclato Argilla espansa Prodotti innovativi Aggregato plastico riciclato espanso Aggregato plastico riciclato densificato Aggregato plastico riciclato espanso Argilla espansa strutturale Granulometria Assorbimento medio di acqua superficiale [%] (UNI EN 1097 – 6) Massa volumica media in mucchio [kg/m 3 ] (UNI EN 1097 – 3) Resistenza alla frantumazione [N/mm 2 ] ( UNI EN – 1; App. A) 3 – – Granuli espansi in plastica da riciclo

19 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Aggregato espanso da riciclo: scheda tecnica di prodotto Granulometria 4 – 8 Assorbimento medio di acqua superficiale [%] (UNI EN 1097 – 6) 2.91 Massa volumica media apparente dei granuli pre essiccati [kg/m 3 ] (UNI EN 1097 – 3) 489 Massa volumica media in mucchio [kg/m 3 ] (UNI EN 1097 – 3) 287 Percentuale media vuoti intergranulari [%] (UNI EN 1097 – 3) 41.3 Resistenza alla frantumazione [N/mm 2 ] ( UNI EN – 1; App. A) 1.90 Contenuto di solfati solubili in acido [%] (UNI EN 1744 – 1) Contenuto di sostanze organiche (UNI EN 1744 – 1) tracce Conforme alle norme UNI EN – 1 e UNI – 14 Granuli espansi in plastica da riciclo

20 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 Produzione industriale Creazione della filiera produttiva Diffusione e penetrazione nel mercato 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 Individuazione della finestra di variazione delle percentuali di plastiche da riciclo Verifica della ripetibilità del prodotto Verifica del massimo livello di impurezze consentito Progetto NUMIX

21 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Progetto NUMIX Titolo: Aggregate for concrete from recycling of plastic waste Acronimo: NUMIX Coordinatore: Consorzio CETMA Importo: Durata: 36 mesi

22 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 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 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 PROGETTO NUMIX : Partners CETMA - Brindisi - Centro di ricerca Centro Riciclo Vedelago - Treviso - Azienda operante nel settore del riciclo della plastica DFS Montenegro Engineering - Podgorica - Società di Ingegneria operante nei settori: infrastrutture, energia e ambiente ACCIONA INFRAESTRUCTURAS S.A - Madrid - Leader europeo nel settore delle costruzioni e delle infrastrutture civili SGI Studio Galli Ingegneria SpA - Padova - Società di Ingegneria operante nei settori: acqua, ambiente, energia, ingegneria civile e dei trasporti

24 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 NUMIX: programma di lavoro

25 Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Grazie per lattenzione!


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