Applicazione del WATERJET per lo smaltimento degli pneumatici fuori uso (con riciclo integrale dei prodotti) Raimondo Ciccu Università degli Studi di Cagliari Dipartimento di Geoingegneria e Tecnologie Ambientali 1

PROBLEMI DI SMALTIMENTO DEI PFU I PFU e i rifiuti compositi in generale sono smaltiti in discariche, abbandonati illegalmente nell’ambiente o bruciati, causando spesso gravi problemi ambientali. Solo negli ultimi anni si è presa in considerazione l’ipotesi del riciclo dei prodotti per usi alternativi o dei materiali per diverse applicazioni.. 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 2

SCHEMA DEI FLUSSI DEI MATERIALI/PRODOTTI 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 3

OPZIONI ALTERNATIVE DI RICICLO/RIUSO Riuso diretto dei PFU per impieghi diversi Nelle opere viarie (barriere protettive antiurto o antirumore); Negli interventi di salvaguardia da fenomeni di erosione costiera; Come isolante nelle fondazioni e come materiale nei sottofondi stradali; Per il rinforzo di terrapieni; Come elementi di protezione in agricoltura e per la copertura di discariche di rifiuti; Come habitat artificiale per scopi di ripopolamento ittico in mare aperto; Riciclo dei materiali I componenti degli pneumatici, recuperati selettivamente possono essere riciclati come: Granuli o micronizzati di gomma, Fili di acciaio speciale, Prodotti di pirolisi, combustibile per la generazione di energia 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 4

CARATTERISTICHE DEGLI PNEUMATICI TIPO DI VEICOLO PESO kg Automobili 7.5/8.5 SUV 11 autocarri 50 Semirimorchi 55/80 Trattori agricoli 100 Dumpers da miniera 1000-5000 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 5

TECNOLOGIE TRADIZIONALI DI SMALTIMENTO PFU Eccetto il caso della combustione diretta, il riciclo dei materiali recuperabili dei PFU implica uno stadio di disintegrazione selettiva per la liberazione dei componenti. Gli impianti convenzionali di trattamento a secco per la disintegrazione meccanica dei PFU comprendono le seguenti sezioni: Alimentazione degli pneumatici Stallonatura Sminuzzamento e granulazione Concentrazione dei componenti Polverizzazione Filtrazione Il processo è relativamente costoso, rigido, debolmente selettivo, e i prodotti ottenuti hanno scarso valore commerciale. Una valida alternativa è offerta dalla tecnologia waterjet. 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 6

CAMPI DI LAVORO DELLA TECNOLOGIA WATERJET Potenza idraulica del getto dove Q = portata d’acqua [ m3. s-1], p = pressione dell’acqua [Pa ] 1 – SCAVO 2 – PULITURA 3 - TAGLIO Getti puri (water only) 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 7

DISINTEGRAZIONE AD ALTA PRESSIONE CON TESTA ROTANTE A GETTI CONTINUI Le prime esperienze presso i laboratori del DIGITA, finalizzate alla disgregazione selettiva degli pneumatici integri sono consistite nell’applicazione del concetto dei getti rotanti generati ad alta pressione. 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 8

RISULTATI OTTENUTI La distruzione in due minuti di uno pneumatico di automobile richiede una pressione di circa 260 MPa usando due ugelli da 0.6 mm. La potenza idraulica corrispondente è intorno a 55 kW. Il consumo specifico di energia si aggira intorno a 0,94 MJ/kg (0.26 kWh/kg). Non considerando i benefici ambientali, l’operazione risulterebbe economicamente vantaggiosa per un tempo di lavorazione < 1 min. 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 9

DISINTEGRAZIONE DEGLI PNEUMATICI MEDIANTE CONFIGURAZIONE WATERJET (BREVETTO) Vantaggi della configurazione in fase di brevetto: Minori investimenti per il sistema waterjet Maggiore affidabilità operativa Elevata capacità di trattamento D’altro canto i consumi di acqua (peraltro quasi integralmente riciclabile) sono molto maggiori 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 10

RISULTATI OTTENUTI

CARATTERISTICHE DEI PRODOTTI OTTENUTI I getti generati secondo la configurazione oggetto del brevetto in fase di deposito, continui o pulsanti, hanno un’azione molto selettiva sui componenti consentendo di produrre un materiale metallico molto pulito (con meno del 5% di materiali estranei), una frazione di gomma di granulometria fine in forma di fiocchi, molto apprezzata nel mercato, e un residuo tessile riciclabile. 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 12

UTILIZZAZIONE DEI PRODOTTI In virtù dell’elevata selettività della disgregazione con getto d’acqua che consente di orrenete prodotti puliti di alta qualità,

FLOWSHEET DELL’IMPIANTO DI TRATTAMENTO DI PFU AUTO 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 14

CARATTERISTICHE E PRESTAZIONI DELL’IMPIANTO (sezione waterjet) Capacità totale di trattamento: 7000 t/a (circa 1.000.000 di pneumatici) Numero di linee di trattamento: 6 (battistrada) + 1 (fiancate) Turni di lavorazione: 2 (16 ore giornaliere di produzione) Giorni di lavoro: 250 (28 t/g = 4.000 pneumatici) Alimentazione della singola linea waterjet: circa 180 kg/h Potenza idraulica generata dalle pompe: 1200 kW. Portata di ciascuna pompa: 160-200 l/min Pressione di lavoro: 50-70 MPa (30 -50MPa con getti pulsanti) Consumo totale di acqua: <70 m3/h (80% riciclabile) Velocità areale di trattamento: circa 800 cm2/min (pneumatico automobile standard) Tempo medio di disintegrazione di un battistrada: 20s Le fiancate (prive di acciaio) saranno trattate con metodi meccanici in una distinta sezione di impianto in parallelo con capacità circa 3000 t/a 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010

IL CASO DEGLI PNEUMATICI OVERSIZE I grandi mezzi gommati di movimento terra impiegano pneumatici di dimensioni eccezionali il cui smaltimento pone problemi difficili da risolvere anche in relazione alla vita utile particolarmente breve (in media 6 mesi). 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 16

STRATEGIE OPERATIVE PER GLI OVERSIZE Strategia A: Disintegrazione completa con getto d’acqua con robot. Strategia B: Taglio di separazione con getto abrasivo delle parti costituite da sola gomma (fiancata e battistrada) e loro trattamento con macchine di triturazione meccanica; disintegrazione con getto d’acqua pulsante della restante carcassa in isole di lavorazione robotizzate. La strategia B predomina al crescere delle dimensioni dello pneumatico. Flowsheet della strategia B 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 17

RUOLO DEL CENTRO DI RICERCA Scopi istituzionali: Ricerca di base Formazione Obiettivi aziendali: Profitto di impresa Competitività ISTITUZIONI DI RICERCA PARTNERS INDUSTRIALI CENTRO DI RICERCA Attività : Sviluppo applicativo delle tecnologie Progettazione di impianti innovativi 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 18

PROPOSTE OPERATIVE Establishment of a RESEARCH CENTER FOR THE DEVELOPMENT OF INNOVATIVE TECHNOLOGIES USING WATER JETS in the shape of a consortium company Possible Partners: Università di Cagliari Consiglio Nazionale delle Ricerche Ecoglobal srl (Regione Sardegna) The wj is a widely used technology in cutting stones, especially dimensional stones, in, metals, glass and more other materials…..This technique has been recently considered for soil remediation. The device consist essentially of 3 main parts: the high pressure generation unit, the nozzles head, and a lance that connect the pumping device and the head. In the head are located 2 or more horizontal or sub horizontal nozzles and by a movement system, The water jet can be additived with other materials in solution or in suspension The main system parameters are: pressure, flow rate, and velocity of movement. 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 19

PRINCIPALI PRODOTTI DELLA RICERCA Domanda di brevetto Internazionale n. PCT/IT2009/000184 Title: “Method for treating materials, in particular stony materials, by pulsating fluid jets and apparatus to carrying out said method” Proprietari: CNR (60%); Institute of Geonics ASCR, v.v.i. (40%) Inventori: Augusto Bortolussi, Raimondo Ciccu, Josef Foldyna, Libor Sitek Soggetto interessato: Pellegrini SpA Lettera di interesse e accordo di segretezza 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 20

PRINCIPALI PRODOTTI DELLA RICERCA International Patent (in preparazione) Title: “Method for creating impermeable or reactive barriers by injecting suitable matter into the soils using water jets” Applicants: CNR (50%); UNICA (50%) Inventors: A. Bortolussi, R. Ciccu, B. Grosso Soggetti interessati: Imprese di bonifica ambientale 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 21

PRINCIPALI PRODOTTI DELLA RICERCA International Patent Application n. RM2010A000011 (15 gennaio 2010) Title: “Method for selective disintegration of composite materials by fluid jets and apparatus for applying said method” Inventors: A. Bortolussi, R. Ciccu Soggetto interessato: ECOGLOBAL Scelta tecnologica per la realizzazione di un impianto nella zona di Cagliari 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 22

PROPOSTE OPERATIVE Costituzione di SOCIETA’ DI SPIN-OFF AQUAVIS PER LO SVILUPPO E L’INDUSTRIALIZZAZIONE DI TECNOLOGIE AVANZATE WATERJET Soci: Raimondo Ciccu Augosto Bortolussi Termomeccanica SFIRS Accordi di collaborazione: Ecoglobal The wj is a widely used technology in cutting stones, especially dimensional stones, in, metals, glass and more other materials…..This technique has been recently considered for soil remediation. The device consist essentially of 3 main parts: the high pressure generation unit, the nozzles head, and a lance that connect the pumping device and the head. In the head are located 2 or more horizontal or sub horizontal nozzles and by a movement system, The water jet can be additived with other materials in solution or in suspension The main system parameters are: pressure, flow rate, and velocity of movement. 2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010 23