Riduzione dell’Impatto Ambientale della Plastica.

Riduzione dell’Impatto Ambientale della Plastica.

Prof. Attilio Citterio

Dipartimento CMIC “Giulio Natta”

Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione

Course 096125 (095857)

Introduction to Green and Sustainable Chemistry

Introduzione.

Il termine plastica deriva dal Greco (plastikos) che significa che si presta ad essere formato o stampato.

 Le plastiche sono una gamma di prodotti sintetici o semi-sintetici di polimerizzazione che si possono stampare in oggetti permanenti

aventi la proprietà della plasticità.

Proprietà delle Plastiche

Resistenti Durevoli Isolanti Facili da produrre A basso costo

Ogni anno si producono circa 330 milioni di tonnellate di plastiche.

Plastica: Inquinamento e Riciclo.

Una parte rilevante è stoccata in discariche e una parte significativa finisce in mare!!!

Possibili risoluzioni del problema? :

• Aumento del riciclo di plastiche e/o

• Uso di plastiche biodegradabili e/o

• Uso di meno plastica

• Bando di alcune plastiche.

Simboli applicati sulle plastiche più comuni Dal dicembre 2009

i sacchetti di plastica sono stati tolti dal

Normativa EN13432

Rifiuti di Plastica.

Usi della Plastica: Vantaggi e Limiti.

• Il fabbisogno energetico per i sacchetti in PE è inferiore a quelli fatti di carta

• Le plastiche hanno molti vantaggi ambientali

 p.es. risparmi di combustibile nei trasporti per il minor peso

• Grande praticità per lo loro facile adattabilità a varie esigenze

• Sostituendo le plastiche  sensibile aumento di: peso degli imballaggi, costo, volume, energia consumata, ma

• Hanno impatto ambientale elevato e «microplastiche».

Rifiuti Solidi Urbani – Tipi di Materiali.

Carta e cartone 52%

Plastica 17%

Vetro 15%

Legno 11%

Acciaio 3%

Alluminio 2%

Dati MSW per Contenitori e Imballaggi, 2007 (U.S. EPA 2008)

Carta e cartone Plastica Vetro Legno Acciaio Alluminio

Rifiuti di Plastica (2017).

Imballaggi 63%

Edifici e Costruzioni

6%

Autoveicoli 5%

WEEE 5%

Casalinghi, Sport

3%

Agricoltura 5%

Altro 13%

> 25% degli scarti nelle

discariche sono plastiche (a lenta degradazione > 50 anni) Anche gli additivi della plastica sono un problema

 Per es. responsabili del 28% di tutto il cadmio presente

La bassa densità aumenta le difficoltà di raccolta

 20,000 bottiglie = 1t di

plastica ricuperata

Produzione di Plastiche, Generazione di Rifiuti di Plastica per Industria e Trattamento per Metodo.

Produzione di plastiche

Rifiuti di plastica

Trattamento dei rifiuti di plastica

47 milioni

tonnellate 24.5 milioni

tonnellate

Altri

Elettrico e elettronico Automobilistico

Edifici e Costruzioni Imballaggi

Riciclaggio

24% Discarica

42%

34%

Recupero

Energia

In EU, 2011

Pubblicato in Ottobre 31, 2013 In "Plastic Waste"

Rifiuti Totali di Pastiche Raccolte

dopo l’Uso per Settore (2010)

(% in peso).

Rifiuti Solidi Urbani; 66,9 Distribuzione/

industria; 20,6 Veicoli;

4,3

Elettricità/

elettronica 4,3

Edilizia/

costruzioni 2,7 Agricoltura; 1,1

Plastiche nei Rifiuti Casalinghi.

Bottiglie 27%

Film 23%

Sacchetti 14%

Altri contenitori

21%

Altro 15%

HDPE

PET

Importazioni Cinesi di Scarti di Plastica ( 10

³

ton).

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

2000 2004 2006 2007

 10

³

ton

Rifiuti Urbani.

Sono rifiuti urbani (IT - art. 184 comma 2):

1. I rifiuti domestici, anche ingombranti, provenienti da locali e luoghi adibiti ad abitazione civile ;

2. I rifiuti non pericolosi provenienti da locali e luoghi adibiti ad usi diversi da quelli di cui al paragrafo precedente assimilati ai rifiuti urbani per quantità e qualità;

3. I rifiuti provenienti dalla pulizia delle strade;

4. di qualunque natura o provenienza giacenti sulle strade ed aree pubbliche o sulle strade ed aree private comunque soggette ad uso pubblico o sulle spiagge marittime e lacustri e sulle rive dei corsi d'acqua;

5. vegetali provenienti da aree verdi, quali giardini, parchi e aree cimiteriali;

6. da esumazioni ed estumulazioni, nonché gli altri rifiuti provenienti

da attività cimiteriali diversi da quelli di cui alle lettere b), c) ed e).

Eterogeneità e Pericolosità dei Rifiuti.

Eterogeneità:

• Il Codice CER prevede 900 tipologie diverse di rifiuti (di cui 408 rifiuti classificati pericolosi)

• Caratteristiche merceologiche e stati fisici diversi

• Ogni anno sono sintetizzate circa 2000 nuove sostanze, nuovi materiali e nuovi prodotti

• Molti rifiuti sono costituiti da materiali diversi (semplice miscele o compositi)

• Es. plastiche: materiali polimerici complessi (migliaia di tipologie diverse) con caratteristiche diverse che interessano tutti i settori sia come prodotti che come imballaggi.

Pericolosità:

• Le sostanze classificate pericolose sono oltre 6000

• Il CER individua 408 tipologie di rifiuti classificati pericolosi ovvero contaminati da diverse sostanze

• Anche nei rifiuti urbani ci sono rifiuti pericolosi che se non separati

Rifiuti Speciali.

Sono rifiuti speciali (art. 184 comma 3):

a)

i rifiuti da attività agricole ed agro-industriali;

b)

i rifiuti derivanti dalle attività di demolizioni, costruzione, nonché i rifiuti pericolosi che derivano dalle attività di scavo;

c)

i rifiuti da lavorazioni industriali (escluso il coke da petrolio utilizzato come combustibile per uso produttivo);

d)

i rifiuti da lavorazioni artigianali;

e)

i rifiuti da attività commerciali;

f)

i rifiuti da attività di servizio;

g)

i rifiuti derivanti dall’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;

h)

i rifiuti derivanti da attività sanitarie;

i)

i macchinari e le apparecchiature deteriorati ed obsoleti;

j)

i veicoli a motore, rimorchi e simili fuori uso e loro parti;

k)

il combustibile derivato da rifiuti (CDR – da residui organici).

Classificazione nel Riciclaggio delle Plastiche.

Riciclaggio

 Raccolta: le plastiche vengono etichettate con un numero

 Codici per le plastiche

•

1 PET (polietilentereftalato)

•

2 HDPE (polietilene ad alta densità)

•

3 Vinile/PVC (polivinilcloruro)

•

4 LDPE (polietilene a bassa densità)

•

5 PP (Polipropilene)

•

6 PS (Polistirene)

•

7 Altri

 Trattamento/Selezione

• La massima economicità si ottiene quando i vari materiali sono selezionati

• Le plastiche si selezionano per lo più a vista, impiegando sensori che selezionano in funzione dell’assorbimento di radiazioni (IR, UV, ecc.).

 Definizioni

• Materiale a fine consumo: Plastiche raccolte da strutture pubbliche e ritrattate in granuli per il riuso.

1

Le Plastiche sono Troppo Preziose per Buttarle!

Convertire i rifiuti in una risorsa è un obiettivo dell’industria plastica Europea che si propone di

migliorare l’efficienza delle risorse dell’Europa.

L’obiettivo è impossibile da ottenere con un 38% di rifiuti di plastica che ancora vanno in discarica.

Perciò, è imperativo eliminare la porzione di rifiuti immessi in

discarica con efficaci programmi.

Il riciclo e il recupero energetico

sono complementari e necessari per raggiungere l’obiettivo di zero

plastiche in discarica per il 2020.

Applicazioni della Plastica per Settori (2002-2010).

PE-LD/

LLD

PE-HD PP PS/EPS PVC Stirene

Copolim.PMMA Sost.

Termo. PUR Fibre

Artific.

Confezioni Costruzioni Trasporti Elettrico

PA

Altro

Domanda di Plastiche (2013).

Fonte: PlasticsEurope (PEMRG) / Consultic / ECEBD

Domanda di Plastiche in Europa per Segmenti e Tipi di Polimeri (2016).

39.9%

19.7%

10%

6.2%

20.9%

Imballaggi

Edifici e Costruzioni

Mobilità

Elettrica e Elettronica

Agricoltura

Altri

3.3%

Mercato dei Materiali per Compositi.

Suddivisione del Mercato dei Materiali di Base per Compositi (%), secondo l’Industria dell’utilizzatore finale, Globale 2018

Aerospaziale & Difesa Marina

Construzioni Eolico

Automobilistica Beni di Consumo

Fonte: Mordor Intelligence

Usi Finali dei Granuli di Plastica PVC.

 Prodotti generali molli in PVC

•

Usati per estrudere nastri, cavi elettrici e dati, reti, ecc.; con machine a iniezione e vari stampi, si fabbricano sandali, suole, pantofole, giocattoli, parti di auto, ecc.

 Fogli trasparenti in PVC

•

Usati per confezioni sotto vuoto, materiali per confezioni e materiali decorativi.

 Prodotti di schiume in PVC

•

Si usano per schiume in pantofole, sandali, suole e materiali per airbag.

 Materiale trasparente in PVC

•

Dopo aver mescolato il PVC con additivi e plastificanti, si forma un film trasparente di adeguato spessore mediante calandre a tre o quattro rulli. Applicazioni: film trasparente per serre e pacciami.

 Prodotti per rivestimenti in PVC

•

Per realizzare un cuoio artificiale con il substrato si applica una pasta di PVC a un tessuto o alla carta e quindi si plastifica il tutto a 100°C o superiore.

 Tavole e listelli in PVC

•

Il PVC è prima addizionato di stabilizzati, lubrificanti e riempitivi e, dopo

Codici di Identificazione (ISO 1043-1).

Plastica Riempitivo

>ABS< Acrilonitrile/butadiene/stirene GF Fibre di vetro

>ABS-FR< ABS a ritardante di fiamma GB Letto di vetro

>EP< Epossido MP Polvere minerale

>PA< Nylon (poliammide) CF Fibre di carbonio

>PA6< Nylon 6

>PA66< Nylon 6/6

>PBT< Poli(butilen tereftalato)

>PC< Policarbonato

>PE< Polietilene

>PE-LLD< Polietilene lineare a bassa densità

>PE-LMD< Polietilene a medio-bassa densità

>PE-HD< Polietilene ad alta densità

>PET< Poli(etilentereftalato)

>PS< Polistirene

>PS-HI< Polistirene ad alto impatto

>PVC< Poli(vinilcloruro)

>SAN< Stirene/acrilonitrile

>SI< Silicone

Compatibilità dei Materiali.

• Il mescolare diversi polimeri nei compositi rende difficile il riciclo della plastica.

• È necessario separare i componenti della plastica in adatte categorie in base alla composizione.

Considerazioni da tener presente in fase di progetto:

• Usare il minor numero di tipologie di materiali diversi

• Assicurare che tutti i materiali siano facilmente separabili dalle plastiche primarie

• I vari tipi di plastica usate devono essere compatibili. La compatibilità

si riferisce alla reciproca solubilità dei materiali allo stato fuso.

Diagramma di Compatibilità tra Plastiche.

Matrice Materiale

Additivo

PE PVC PS PC PP PA POM SAN ABS PBTP PETP PMMA

PE

^{           }

PVC

^{           }

PS

^{           }

PC

^{           }

PP

^{           }

PA

^{           }

POM

^{           }

SAM

^{           }

ABS

^{           }

PBTP

^{           }

PETP

^{           }

PMMA

^{           }

Legenda:  Compatibile  Compatibile con limitazioni  Compatibile solo in piccole quantità  Non compatibile

Fonte: Adattato da Bras e Rosen, 1997.

poliolefine

Opzioni per il Recupero di Plastiche.

RECUPERO

RICICLO DEL MATERIALE RECUPERO ENERGETICO

RICICLO MECCANICO (Prodotti di Plastica)

INCENERIMENTO DIRETTO

(MSWI)

RECICLO A MATERIE PRIME (Precursori Chimici)

COMBUSTIBILE ALTERNATIVO (pirolisi, gassific.)

Direttiva 75/442/EC, Allegato IIB

“Ciclo di Vita” di un Polimero.

• Scelta/progettazione del polimero

• Sintesi del monomero

• Polimerizzazione

• Lavorazione post-polimerizzazione e/o preparazione di mescole

• Uso

• Post-uso

• Riciclo

• Recupero energetico

• Smaltimento (Discarica)

Ciclo di Vita delle Plastiche nel 2012 (EU-27+N/CH).

Produzione di Plastiche

EU-27

57 Mton

Domanda

consumo Rifiuti di plastica post consumo

57 Mton

ESPORT ESPORT ESPORT

IMPORT IMPORT IMPORT

60% tempi di vita lunghi

40% tempi di vita corti

Converter demanda

EU-27 45-9 Mton

38.1%

61.9%

Ricupero

Smaltimento

9.6 Mton 15.6 Mton

Riciclo Recupero energia

26.3%

6.6 Mton

35.6%

8.9 Mton

Il tempo d’impiego dei prodotti plastici varia da meno di 1 anno a più di 50 anni.

Le plastiche diventano scart alla fine della loro vita utile

VITA UTILE DI PRODOTTI PLASTICI

SCARTI NON RACCOLTI GENERAZIONE

DI SCARTI DI PLASTICA

LANDFIL RECYCLING ENERGY RECOVERY

SCARTI RACCOLTI

Dalla produzione al rifiuto, I vari prodotti in plastica hanno diversi cicli di vita e ciò spiega perché il volume degli scarti raccolti non bilancia, in un singolo anno, il volume of produzione o consumo.

Il Fine Vita dei Prodotti Plastici.

Il rapporto tra

plastiche raccolte e non raccolte varia da nazione e nazione.

EU - 2016

Il Bando delle Discariche Stimola l’Aumento del Riciclo e Recupero Energetico (2016).

Riciclo

Recupero energetico Discarica

Nazioni con norme restrittive su discariche

Percentuale di riciclo e

di recupero energetico

di scarti post-consumo

di plastica per nazione

europea nel 2016

Concetto di Eco-efficienza.

LCA completa

parzialmente aggregata:

• Energia

• Materie prime

• Emissioni

• Potenziale tos. & rischio

Prove pilota,

infrastrutture di lavoro

Impatto sui costi

Carico ambientale relativo

Bassa

eco-efficienza

0

1

2

2 1 0

Buona eco-efficienza

Eco-efficienza delle Opzioni di Trattamento dei Rifiuti di Confezioni (Contesto Europeo).

Discarica ora

15% riciclo 25% riciclo 35% riciclo

Imp atto am bi entale re lativ o

Costo relativo

0

0,5

1

1 0,5 0

50% riciclo

 Parti grandi, medie e piccole

 Singole parti o assemblate

 Differenti tipi di plastica

Applicazioni Scelte Automobilistiche.

Dimensi one

piccola media grande

Parte Vetri interni (finiture)

Lampade Sistema di Aerazione

Vashette

(lid)

Prese collettore

Cuscino sedili

Paraurti

Plastich e

Gruppo ABS

Gruppo PC Groppo PP Singole parti PE

Singole parti PA

Singole parti PUR

PP

Eco-Efficienza: Recupero di Paraurti (in PP).

Discariche

Cemento

Produzione di Singas Fornace ad aria

Riciclo meccanico*

Incenerimento rifiuti

Opzioni di recupero

(*) assumendo che il riciclato è usato al 100

% in alcune applicazioni = caso ideale Impatto economico

Impatto A mbientale

-2.0

1.0

4.0

-2.0 1.0

4.0

Il PC PowerMate Eco della NEC.

• 100% di plastica riciclabile

• Virtualmente nessun materiale pericoloso

• Utilizza 1/3 della tipica energia di un PC

• Dotato di un processore 900 MHz Crusoe, Disco

fisso da 20GB, e monitor da

15-in.

E-Paper, E-Ink, E-Newpaper.

• E-Ink – disponibili in primi formati e accessori

• 160 pixels/inch;

dimensioni: varie

• Leggibilità e

flessibilità simile alla carta

• Luminosità 5x e usano meno

potenza di un

LCD.

Aumento dell’Uso di Plastiche nel Settore Elettrico-Elettronico.

411

843

1054

1483

1949

0 500 1000 1500 2000 2500

1980 1992 1995 2000 2005

Consumi in kt

IT telecom.

Generale

Anno

Consumi in Europa:

2,0 milioni di ton.

Categorie di Rifiuti di

WEEE in EU28, 2012

Riciclaggio: Definizione Europea (Direttiva 75/442/EC sui Rifiuti, Allegato IIB).

Include: Riciclaggio meccanico Riciclaggio materie prime Riciclaggio chimico

Non include il recupero energetico!

Case Recycling With energy recovery

Landfill Pyrolysis

1(PE) +++ ++ +

1(PET) +++ ++ +

2(MIX1) +++ ++ + ++

2(MIX2) ++ ++ + +++

2(MIX3) +++ ++ + ++

2(MIX4) ++ ++ + +++

3(PE) +++ ++ +

3(PP) +++ ++ +

3(PS) ++ +++ +

xxx best option

xx intermediary option

Norma su Imballaggi e Relativi Rifiuti – Direttiva 94/62/EC (emendamento 2013/0371 (COD)).

:

Scadenza

Recupero com.

Riciclo com.

Riciclo vetro Riciclo carta Riciclo metalli Riciclo Plastica Riciclo legno

94/62/EC 30 giugno 01 50-65%

25-45%

Min. 15%

Min. 15%

Min. 15%

Min. 15%

-

Revisione (2) 31 Dic. 08 Min 60%

Min 55-80%

Min. 60%

Min. 60%

Min. 50%

Min. 22,5%*

Min 15%

*22,5% in peso per le plastiche, contando esclusivamente il materiale che è riciclato in plastica.

** Il recupero della plastica da imballaggio (leggera) ha raggiunto il 60%.

Revisione (3) 04 Nov. 13

Rid. Plastiche leggere**

Materiali Difficili da Riciclare.

Plastiche Termoindurenti (epossidiche, poliimmidi, poliesteri)

 Il riciclo di plastiche termoindurenti è più difficile in quanto questi materiali non si possono facilmente ristampare o riformare.

 Alcuni termoindurenti sono macinati e quindi aggiunti a materiale puro prima di rilavorarli come materiali di riempimento.

Gomma (naturale e sintetica BN, SBR, ecc.)

 Una volta vulcanizzata, diventa un materiale termoindurente.

 Essa inoltre contiene una varietà di riempitivi.

 La maggiore fonte di gomma di scarto sono i pneumatici usati, che non sono biodegradabili, ma sono usabili come combustibili in

alcune applicazioni industriali, pur generando emissioni inquinanti.

Materiali Compositi a base di Plastiche

 La separazione di riempitivi e altri solidi richiede di norma

Processo di Riciclaggio.

Lavorazioni Primarie

Riciclo all’interno degli impianti

Lavorazioni secondarie o fisiche (riciclo meccanico)

 Macinatura e lavaggio

 Rifusione e riformatura

Lavorazioni terziarie o chimiche (riciclo chimico)

 Depolimerizzazione

 Purificazione dei composti chimici rigenerati.

Non si possono usare sostanze non regolamentate !

Riciclaggio di Materie Plastiche.

Per il riciclo delle Plastiche si richiedono tecnologie complesse:

 Identificazione completa della plastica

 Selezione delle plastiche

 Modalità di rimozione di etichette, rivestimenti metallici, adesivi, o schiume isolanti (se riciclate)

 Separazione di gomma ed altri elastomeri dalle plastiche con densità simili

 Separazione di fogli metallici dalle plastiche riciclabili

 Identificazione e allontanamento di materiali potenzialmente

pericolosi (batterie, relais a mercurio, leghe saldanti a base

di berillio rame e piombo)

Selezione delle Plastiche per Settore.

Confezion.

Commerc.

post consumo casalingo

Automobili Elettricità elettronica

Costru- zioni Agricoltura

Confezion.

Industr.

SISTEMI DI RACCOLTA E DI RICICLO

• Recupero Energetico

• Riciclaggio di materiali scelti

• Riciclaggio di materiali misti

Flussi Integrati nel Trattamento dei Rifiuti.

Confezion.

Commerc.

post consumo casalingo

Automobili Elettricità elettronica

Costruzioni Agricoltura

Confezion.

Industr.

RACCOLTA E CLASSIFICAZIONE

Riciclo di materiali misti

Riciclo di materiali selezionati

Recupero di energia RICICLAGGIO DA

• In funzione dell’uso

• In funzione del materiale

Plastiche connesse Plastiche focalizzate

A

Impatto Ambientale del Riciclo della Plastica.

Flusso originale dei rifiuti (X kg)

1 kg di plastica riciclata in

uscita

Raccolta

Stoccaggio

Trasporto

(pre) Trattamento

Riciclo

Uso

Discarica

Valutazione dell’impatto su ambiente e salute, focalizzato sui principali indicatori d’impatto

ambientali (quali uso dell’energia, metalli

pesanti, acqua, emissioni

di CO

₂

, ecc.

Contributi alla riduzione (-) o all’aumento (+) del GWP rispetto alla discarica (kg

_CO2eq

per kg).

Scenario Raccolta/selezione Trattamento Processo Discarica Totale

Riciclo bottiglie 0.1 0.54 -1,27 -0,31 -0.95

Riciclo Film 0.1 * -0.48 -0.36 -0.74

Vollni V., Schmied M.

(2000) Assessment of plastic recovery options.

Categoria d’impatto Unità Riciclo da Bottiglia a bottiglia, UK

Riciclo bottiglia, UK

Riciclo bottiglia, China Polietilene ad alta densità (HDPE)

Degradaz. abiotica kg Sb eq 0.242 0.326 0.345

Cambio climatico kg CO₂eq 31.5 32.9 35.9

Foto-ossidazione kg C₂H₄eq 0.01 0.0352 0.0395

Eutroficazione kg PO₄^3-eq 0.0116 0.0051 0.011

Acidificazione kg SO₂eq 0.0671 (-)0.0513 0.0109

Tossicità umana kg 1,4-DB eq 3.66 3.51 5.24

Ecotossicità acque kg 1,4-DB eq 0.523 0.732 0.763

Polietilene tereftalato (PET)

Degradaz. abiotica kg Sb eq 0.445 0.573 0.606

Cambio climatico kg CO₂eq 54.1 68.3 73.5

Foto-ossidazione kg C₂H₄eq 0.026 0.0455 0.0528

Eutroficazione kg PO₄^3-eq 0.0222 0.0655 0.0754

Acidificazione kg SO eq 0.131 (-)0.00779 0.0973

I Consorzi di Filiera in Italia.

La norma prevede la costituzione di otto Consorzi di filiera riferiti alle singole categorie merceologiche

CNA Consorzio nazionale acciaio www.cna.it CIAL Consorzio imballaggi alluminio www.cial.it

COMIECO Consorzio recupero e riciclo degli imballaggi a base cellulosica www.comieco.it

RILEGNO Consorzio nazionale recupero e riciclaggio degli imballaggi di legno www.rilegno.it

COREPLA Consorzio nazionale per il recupero degli imballaggi di plastica www.corepla.it

COREVE Consorzio recupero vetro www.coreve

COBAT Consorzio recupero batterie www.cobat

COOU Consorzio obbligatorio oli usati www.coou

Iniziative Italiane.

Il CO.RE.PLA, consorzio nazionale per la raccolta, riciclo e recupero degli scarti di contenitori in plastica, fu creato nel 1997 per trattare:

 Rifiuti di plastica raccolti dai servizi pubblici

 Raccolte di contenitori secondari e terziari in plastica

 Scelta dei tipi di confezioni usate

 Riciclo e recupero di rifiuti di confezioni, rispettando le normative vigenti.

 Vendita, via aste, del materiale riciclato.

Organizzazione del Sistema di Riciclaggio (It).

Fillers Importatori

Produttori

CONA I

T ass a ambi ent ale

CO.RE.PLA

Comuni

Operatori municipali Operatori privati

Programmi di raccolta

Materiali trasportati Unità di

scelta Unità di recupero energetico Impianti

di riciclo Flussi finanziari

Flussi materiali

Composizione del Consorzio e Sedi.

CATEGORIA NUBERO DI

MEMBRI

% SETTORE PRODUTTORI DI

MATERIE PRIME

97 91

PRODUTTORI DI CONFEZIONI

1902 86

UTILIZZATORI DI CONFEZIONI

26 35

COMPAGNIE DI RICICLAGGIO

45 80

18

centri di Selezione

47

centri di Raccolta

Una rete di 50 centri per il

Quantità e Costi del Riciclo.

0 500 1000 1500 2000 2500

1996 1997 1998 1999 2000 Costo al Kg

0 100 200 300 400 500 600

1996 1997 1998 1999 2000

Riciclo confezioni HH Riciclo Confezioni I&T Recupero Energetico Recupero Totale

kt

L/kg

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

1996 1997 1998 1999 2000

'000 tonnellate

Anno

Rifiuti di Plastiche Prodotte Riciclo dopo il consumo

Andamento nel Tempo del Riciclo delle Plastiche in Europa.

‘000 tonnellate

(= 11% rifiuti dopo l’uso)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Mechanical Recycling

Forecast Potential MR

Feedstock Recycling

Trattamento dei rifiuti plastici totali di confezioni in EU-27 (Mt) (2008).

Riciclo Totale

Recupero

Scarti totali di confezioni in plastica

Recupero Discarica Riciclo Recupero energia Riciclo meccanico Riciclo materia prima

Recupero Discarica

Riciclo Recupero energia Riciclo meccanico Riciclo materia prima

Andamento del Trattamento dei Rifiuti di Imballaggi

in Plastica dei Stati Membri EU, 2007 (%).

Sviluppi Pratici nel Recupero di Rifiuti di Plastica.

• Selezione Automatica (etichettatura/identif.)

• Trattamento Integrale MSW

• Identificazione delle migliori pratiche per il riciclaggio meccanico*

• Sostituto del Carbone (plastiche/carta)

• Processi di riciclo con Solvente (PVC, PO)

• Recupero come monomero (PET, nylon)

• Riciclo di altri materiali (PVC, misti)

Riciclaggio Meccanico (e Ri-estrusione).

La conversione della plastica raccolta e riciclata in materiali post consumo o materiali post industriali richiede:

1) Selezione. Realizzata con metodi automatici o manuali.

• La plastica è caricata su un nastro trasportatore e selezionata per colore e tipo (raccolta in 3 recipienti; PET (#1), HDPE (#2), e il resto (#3 - #7)

2) Taglio. La plastica è trinciata una volta selezionata per ridurla in piccoli pezzi.

3) Lavaggio. La plastica è pulita per rimuovere i residui (metallo, cibo, peli) e i contaminanti (sporco, carta)

4) Estrusione. La plastica è messa in un estrusore dove viene scaldata e estrusa in granuli.

• Si sostituiscono spesso i contenitori di raccolta per ridurre i residui.

5) Confezionamento. La plastica è messa in contenitori per il

confezionamento e etichettata con indicazioni sul tipo di

materiale, densità, e "melt index".

Selezione con Sensore Ottico.

Sensore

Nastro trasportatore Trasportatore veloce

Tunnel collettore

Alimentazione

Frazione selezionata Per es.: HDPE

Frazione selezionata Per es.: PET

Flusso passante

Doppio ugello Batteria di espulsori

Stadi per il riciclo “da Bottiglia a Bottiglia”.

Bottiglie

inballate Scaglie

Raccolta/

Selezione

Macinazione Lavaggio

BTB Granuli granuli Processo di

Super Pulizia

Peculiarità del Riciclo Meccanico.

 Plastiche differenti non sono compatibili.

 Le proprietà si possono deteriorare!

 Il riciclo a ciclo chiuso è limitato, per es.:

Finestre in PVC  finestre

Bottiglie di PET  applicazioni come fibre

Paraurti in PP  contenitori per piante

Film alimentari in PE  sacchetti per l’immondizia

Film di PE  tubazioni

Finiture in PP  parti non-critiche di auto

Limiti e Prospettive del Riciclo Meccanico.

Potenziali limitazioni:

• Specifiche di Processo

• Colore, odore, considerazioni di contatto con i cibi

• Rapporto di sostituzione

• Prezzo rispetto al materiale di partenza.

Indirizzi futuri:

• Miglioramento delle tecnologie di selezione

• Processo “Vinyloop”

• Altri processi con solvente

• Compositi con Legno, lignina e altri prodotti naturali.

Usi Finali di Bottiglie in HDPE Riciclate.

Bottiglie 29%

Tubazioni 18%

Film,rivestimenti 7%

Giardino 11%

Stampaggio a iniezione

8%

Mobili 9%

Altro

18%

Mercato dei Compositi in PVC

(Kton/anno – 1997)

.

Fibre;

956

Film;

627

Rivestimenti ; Pavimenti;

724 Plastisol;

412

Altri;

763

Totale:

4.091 Mton di composti/anno (1997)

Tubi e giunti

42%

Profilati 19%

Films e Fogli

17%

Fili e Cavi

9%

Altro 13

Consumi Globali di PVC per Applicazioni – 2016

(capacità di consumo – 41.3 Mt)

Principi Fondamentali di Riciclo del PVC.

• Processi di Riciclo Meccanico usando un Solvente per separare il PVC dalle Fibre o altri materiali

• Processo di riciclo a ciclo chiuso

• Processo Batch

 Dissoluzione

 Precipitazione del PVC

 Riciclo del Solvente

• Recupero del PVC come Composti PVC pronti per la

conversione in prodotti finali.

Processo di Riciclo del PVC.

insolubili

Macinazione

Essiccazione

Soluzione Alimentazione

Dissoluzione Precipitazione Additivi

Essiccazione Acqua

Aria

Essiccatore finale

PVC

Recupero solvente

PVC

Ve

Sequenza delle Operazioni per Oggetti in PET.

Processo Bűhler

Rimozione particelle Essicazione

secondo stadio

Macinazione secondo stadio

Macinazione primo stadio

Lavaggio

intensivo Separazione Pre-essicazione gravimetrica

Rimozione residui PET

Rimozione Parti metalliche Separazione

bottiglie Cattura

metalli Suddivisione

bottiglie per tipo

Disimballaggio Pre-lavaggio

bottiglie

Granuli PET

Legenda: Macinazione e Lavaggio

Rimozione

contaminanti Riprocessamento

Riciclo PET: Processo Bülher a Due Stadi.

PET Buhler da bottiglia a bottiglia Fasi del Processo

Estrusore ad anello

Granulazione Filtrazione del fuso Decontaminazione del fuso Essicazione in stato solido Scaglie di PET

di post consumo selezionate e lavate

Policondensazione in stato solido

Eliminazione acqua e cristallizzazione

Raffreddamento

Granuli di PET di grado bottiglia

Uso dei Poliesteri.

0

10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000

1986 1991 1996 2001 2006 2011

Specialità

AAGR 1992-2002 2002-2012 Fibre 7% 7%

Resina PET 18% 10%

Totale 9% 7%

Film

Resina PET

Fibra

V olume KMT

Chimica del Riciclo/Rigenerazione del Polietilentereftalato - PET.

Preparazione dei Monomeri del PET.

Sintesi del

glicol etilenico (EG)

Sintesi del

PTA e DMT

PTA = acido tereftalico DTM = tereftalato di metile

Temperatura 175-225 ^oC.

Pressione 1500-3000 kPa (15-30 Atm)

Temperatura 150-200^oC.

Pressione 500 psi (ca. 35 bar)

Sintesi del Monomero Glicol Etilenico (EG).

CH

₂

=CH

₂

+ O

₂

^{Ag cat.} (70-80%) + CO

₂

+ H

₂

O + H

₂

O

10 volte in eccesso + Cataliz. acido

+ diglicoli (9 %) + telomeri (1%) 90%

L’ossigeno molecolare è usato nel primo stadio, quindi fatto reagire con acqua in eccesso. Entrambe le reazioni sono esotermiche; l’EG viene recuperato dall’acqua, quindi distillato per frazionare la miscela grezza dei glicoli.

O

Polimerizzazione per crescita a stadi - Policondensazione

Interscambio tra Esteri - Transesterificazione

Bassa Temp.

Sostanziale uso di energia, basse emissioni, ~ 0.7 – 3.9 g/kg prodotto; la maggior parte delle emissioni si possono eliminare per

ottimizzazione delle torri di raffreddamento.

Reazioni di Polimerizzazione del PET.

Il PTA Tecnologia Spiazzante (Amoco).

Capacità del Polietilen Tereftalato

0.0 5000.0 10000.0 15000.0 20000.0 25000.0 30000.0

Migliaia di Tonnellate

Da DMT da PTA

da PTA

da DMT Introduzione

Tecnologia PTA

Processo di Produzione del Poliestere PET.

PTA

Glicol Cataliz.

Preparazione Pasta

Esterificazione

Pre-condensazione

Policondensazione

PET fuso

o

Pellets

Viscosità Intrinseca (IV) e Peso Molecolare.

IV Grado del PET MW

0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0

Grado Fibra Grado Filo

Grado Bottiglia (Bassa IV) Grado Bottiglia (Med IV) Grado Bottiglia (Alto IV) Grado Corda Pneumatico

29,000 36,000 47,000 57,000 67,000 78,000

IV Superiori

• Aumenta la robustezza (contenitori a pressione)

• Aumenta la resistenza alla rottura sotto sforzo (contenitori a

pressione)

• Riduce la velocità di

cristallizzazione (preforme chiare)

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 Viscosità Intrinseca (dL/g)

Peso Molecolare

100000 80000

60000

40000 20000 0

Fase fusa

Solido

Riciclaggio Chimico del PET.

Tre principali vie di riciclaggio chimico del PET :

la glicolisi

Si realizza in condizioni più «blande» della metanolisi o dell’idrolisi, ma è meno efficace per il trattamento dei materiali di scarti colorati e/o misti. I prodotti sono normalmente oligomeri e possono essere utilizzati per

preparare del PET fresco, o come precursori di schiume poliuretaniche o di poliesteri insaturi.

l’idrolisi

Richiede condizioni drastiche, in particolare per quanto riguarda T e P a causa della scarsa bagnabilità del PET. Se condotta in mezzo basico (saponificazione), è più facile, e forma sali dell'acido tereftalico da cui si recupera il PTA per acidificazione. Richiede alti investimenti per il numero elevato di operazioni e le drastiche condizioni di processo, che però consente di trattare scarti colorati e/o misti.

la metanolisi

E’ una transesterificazione (comunemente base catalizzata) e richiede

condizioni operative drastiche. Porta alla formazione del dimetiltereftalato

(DMT), usabile direttamente nella preparazione del PET, e può trattare

campioni colorati e misti.

Metanolisi R = CH

₃

260-300°C 340-650 kPa

Idrolisi R = OH 160-350°C 340-1000 kPa

Glicolisi R = CH

₂

CH

₂

OH 100-180°C 100-200 kPa

Rigenerazione del Poliestere.

SCARTI PET

PET contaminato PET per il Riciclo

Discarica/Comb. Riciclo

Meccanico Soluzione

PET/ DMT DMTTemp >220°C

REATTORE DI METANOLISI CH₃OH, 260-300°C, 340-650 kPa

DMT + Glicol Etilenico CH₃OH in eccesso

Colonna di Rimozione del Metanolo

CH₃OH

Distillazione MPT

MPT/Glicol Etilenico

DMT + Glicol Etilenico azeotropo

Processo Petretec (Dupont) per la

Rigenerazione del Poliestere.

Processi Teijin e Aies Co.

PET resina BHET DMT EG

HO-CH₂CH₂-OH H₃COOC- -COOCH₃

HO-CH₂CH₂-OOC - -COO-CH₂CH₂-OH -OC - -COO-CH₂CH₂-O-

Ingresso di scaglie n

di bottiglie di PET usato

Tramoggia

EG

EG

Depolimerizzazione

Trans- esterifica-

zione

Separaz.

DMT/

Raffinaz.

Produzione PTA

BHET Raffinazione (decolorazione/

distillazione, ecc.)

Polimerizzazione in stato liquido

H₂O Metanolo

Polimerizzazione in stato solido

Resina per bottiglie di

BHET PET

Differenze tra Vendita e Riciclo del PET.

Riciclato

In discarica

Commercializzato

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

1992 1994 1996 1998 2000 2002

402 642 631 710 758 797

986 1071

1538 2196 2687 3220

1388 1713

2169

2906

3445 4017

Raccolta di Bottiglie di PET in Europa

Balle di PET selezionato. Tutti i paesi EU.

0,9

1,1

1,3 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

39 41

46 48 50 51 50 52 52

20 30 40 50 60 70 80

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

RaccoltaPET (Mton)

Anno

Velocitàdi raccoltain % (rhs)

Decontaminazione a Livello di Scaglie.

1 10 100 1000 10000 100000

Tricloroetano Toluene Clorobenzene Fenilciclo cloroesano

Benzofenone

co nc en trazio ne (ppm)

Masterbatch Granulato B Preforme B Bottiglie B

Riciclo PET da Bottiglia in Nuovi Prodotti.

Usi Finali del PET Riciclato da Bottiglie per Alimenti.

Fibre;

56%

Strapping; 13%

Contenitori bibite; 9%

Contenitori non alimentari; 5%

Film/rivestimenti;

9%

Resine ingegnerizzate;

3%

Altro;

5%

Prodotti Contenenti PET Riciclato.

Come si Riciclano le Plastiche nei Computer.

Riciclo

FASE 1 FASE 2 FASE 3

Monitor CRT

PC da tavolo

Contenitore (plastica)

Tubo a raggi catodici)

Chassis e altre parti residue Trucioli

Plastiche

Combustibile solido

Vetro

Rame, acciaio e altri metalli

Acciaio Base (acciaio)

Cablaggio

Trucioli

Acciaio, alluminio e altri metalli Unità (disco fisso,

cavi, ecc.)

Metalli rari

(oro, argento e altri metalli)

Chassis e altre Schede circuti stampati

Polveri Polveri

Il Futuro del Riciclo delle Materie Plastiche.

• Qualità delle materie prime

• Raccolta a singolo canale

• Visione a lungo termine

• Collaborazioni affidabili e contratti alungo termine

• Transparenza

• Sostenibilità

• Mercato sempre più volatile, ma nel mondo si usano sempre più fibre secondarie

• Fine della direttiva sugli scarti

• Fair Trade e Free Trade

• Standard di Qualità.

Plastiche Biodegradabili.

School of Industrial and Information Engineering

Course 096125 (095857)

Introduction to Green and Sustainable Chemistry

Prof. Attilio Citterio

Dipartimento CMIC “Giulio Natta”

Bio-plastiche e Plastiche Biodegradabili

Il termine “bio-plastica” è spesso usato confusamente. In effetti, le bio-plastiche sono sia plastiche biodegradabili (cioè, plastiche prodotte da fonti fossili) o

plastiche a base bio (cioè, plastiche sintetizzate da biomasse o fonti rinnovabili).

Le inter-relazioni tra plastiche biodegradabili e plastiche a base bio è

schematizzata in Figura. Il policaprolattone (PCL) e il poli(butilen succinato)

(PBS) sono a base petrolifera, ma sono degradabili da parte dei microorganismi.

D’altra parte, il poli(idrossibutirrato) (PHB), il poli(lattide) (PLA) e le mescole d’amido si producono da biomasse o risorse rinnovabili, e sono perciò

intrinsecamente biodegradabili. Benché il polietilene (PE) e il Nylon 11 (NY11) si possano produrre da biomasse o fonti rinnovabili, essi sono non-biodegradabili.

L’acetil cellulosa (AcC) è sia biodegradabile che non-biodegradabile a seconda del

grado di acetilazione.

L’amido, la cellulosa, il chitosano ed altri polimeri di origine

naturale sono classificati come

polimeri naturali.

Pastiche Biodegradabili.

Molti tipi di plastiche biodegradabili:

1. Biopolimeri (polimeri fatti dagli organismi viventi o da precursori naturali) costituiti da legami aggredibili da parte dei sistemi

biologici)

 Poliidrossialcanoati, poliamminoacidi, poligliceroli, ecc.

2. Plastiche Fotodegradabili (si interviene modificando la stabilità chimica (durabilità del materiale) con additivi o metodi di

preparazione).

3. Plastiche sintetiche biodegradabili : preparate per incorporamento

di amido o cellulosa nel polimero in fase di produzione.

Biomateriali Polimerici Usati per Bioapplicazioni.

Classificazione in base al tipo di polimero, fonte: Arshady, R., Introduction to Polymeric Biomaterials. Citrus Books: London,

Naturali Semisintetici Sintetici

Per lo più derivati di cellulosa e chitina

Polisaccaridi

Altri

Proteine

Polivinilici

Inorganici

Policondensati

Cellulosa Amido Pectina Alginati Chitina Gomme Altri

Collagene Gelatina Albumine Altri

Poliesteri

Poliidrossialcanoati Idrocarburi

Gomma Naturale

PHEMA PMMA PVC PVA Poli(alchil)

(Cianoacrilati) Vetri

Polietilene

PTFE Silice

Titania

Idrossiapatite Altri

Poliammidi Poliuretani

Polisulfoni Poliesteri (PLA) Polianidridi PEG (PEO)

Siliconi

Poliorgano-fosfazeni

--- copolimeri, compositi e ibridi ---