Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009 Progetto NUMIX Aggregate for concrete from recycling of plastic...
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Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
Progetto NUMIX
“Aggregate for concrete from recycling of plastic waste”
Alessandro MarsegliaConsorzio CETMA
Cittadella della Ricerca - S.S. 7 - Km 706+030 - 72100 BrindisiTel. +39.0831.449111 - Fax +39.0831.449120
www.cetma.it - e-mail: [email protected]
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
CETMACETMA 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)
SOCIEnti pubblici di ricerca
ENEAUniversità 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)
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
Ingegneria dei materiali e delle strutture
Design, grafica e comunicazione
Ingegneria Informatica
CETMA: divisioniSIM
Modellistica e Simulazione
TECTecnologie e Processi
CIVIngegneria Civile
ENAApplicazioni Energetiche
ed Ambientali
LABLaboratorio di
Tecnologie dei Materiali 24 risorse- ingegneri dei materiali- ingegneri civili- ingegneri meccanici - ingegneri aerospaziali- chimico industrialetecnicistudenti e stagisti
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
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
Individuare applicazioni della plastica eterogenea da riciclo, altrimenti destinata all’incenerimento
ObiettivoObiettivo
NUMIX: attività di ricerca preliminari
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
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
NUMIX: attività di ricerca preliminari
22424
122424
2
1
2
12
3
2
12
HgOHCaSOOHCaSO
HgOHOHCaSOOHCaSO
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
VERIFICA DI COMPATIBILITA’CONTROLLO SOSTANZE ORGANICHE
Tutti i materiali testati rientrano nei canoni per l’impiego negli impasti cementizi (classi B e C) anche se non sottoposti a lavaggio.
HDPE LDPEMiscela
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
PROVE DI SCHIUMATURAESTRUSORE HAAKE
TS-E1 (°C)
TS-E2 (°C)
TS-E3 (°C)
TS-D1 (°C)
N (giri/min)
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.
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
PROVE DI SCHIUMATURAPARAMETRI 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
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PROVE DI SCHIUMATURAInfluenza 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/cm3 )
TS-E1 TS-E2 TS-E3 TS-D1
160 170 190 160 0.741±0.006
130 170 190 160 0.749±0.003
TEMPERATURA (°C) DENSITA’( gr/cm3 )
TS-E1 TS-E2 TS-E3
TS-D1
160 170 210 200 0.812±0.007
160 170 200 200 0.814±0.007
TEMPERATURA (°C) DENSITA’( gr/cm3 )
TS-E1 TS-E2 TS-E3 TS-D1
140 170 190 140 0.714±0.002
140 170 190 130 0.365±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
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PROVE DI SCHIUMATURAInfluenza 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.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
100 120 140 160 180 200 220
Temperatura (°C)
Den
sità
(g
/cm
3)
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
PROVE DI SCHIUMATURAInfluenza della velocità di rotazione della vite
10 15 20 25 300.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
po
rta
ta (
cm3 /s
ec)
velocità di rotazione della vite (rpm)
TS-E1 = 140°C ;TS-E2 = 170°C
TS-E3 = 190°C ;TS-D1 = 130°C
Gesso 10% wt; L/D filiera = 3
Q
LR
v
Lt
m
2N aumenta
Δt diminuisce ; Q aumenta
Tempo medio di residenza in filiera
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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 all’aumentare 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/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
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 all’aumentare della quantità di gesso
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
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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.
Scaling-up del processo
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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
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
Normative di riferimento
UNI 10667 – 14 (giugno 2003):UNI 10667 – 14 (giugno 2003): Miscele di materiali polimerici Miscele di materiali polimerici di riciclo e di altri materiali a base cellulosica di riciclo da utilizzarsi come di riciclo e di altri materiali a base cellulosica di riciclo da utilizzarsi come aggregati nelle malte cementizie.aggregati nelle malte cementizie.
UNI EN 13055 – 1 (aprile 2003):UNI EN 13055 – 1 (aprile 2003): Aggregati leggeri – Parte 1: Aggregati leggeri – Parte 1: Aggregati leggeri per calcestruzzo, malta e malta per iniezione.Aggregati leggeri per calcestruzzo, malta e malta per iniezione.
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 aggregati riciclati e alcuni materiali provenienti da fonti nuove o non provenienti da fonti nuove o non comuni.comuni. […] tali materiali non tali materiali non comuni, quando immessi sul comuni, quando immessi sul mercato come aggregati, devono mercato come aggregati, devono essere completamente conformi alla essere completamente conformi alla presente normapresente norma […]”.
solo per malte cementiziemalte cementizie e non per non per calcestruzzicalcestruzzi
“Sono idonei alla produzione di Sono idonei alla produzione di calcestruzzo per uso strutturale gli calcestruzzo per uso strutturale gli aggregatiaggregati ottenuti dalla lavorazione di materiali naturali, artificiali, ovvero provenienti da processi di riciclo conformiconformi alla norma europea armonizzata UNI EN 12620 e, per per gli aggregati leggeri, alla norma europea gli aggregati leggeri, alla norma europea
armonizzata UNI EN 13055 – 1armonizzata UNI EN 13055 – 1.”
Nuove norme tecniche per le costruzioni – Cap. 11:Nuove norme tecniche per le costruzioni – Cap. 11: Materiali e prodotti per uso strutturale – par. 11.2.9.2. “Aggregati”.Materiali e prodotti per uso strutturale – par. 11.2.9.2. “Aggregati”.
Granuli espansi in plastica da riciclo
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
Aggregati leggeri: prodotti tradizionali e innovativi
Calcestruzzo strutturale Calcestruzzo non strutturale
Prodotti tradizionali
Argilla espansa strutturale Polistirolo espanso
Foglie di materiale plastico riciclato
Argilla espansa
Prodotti innovativi
Aggregato plastico riciclato espanso
Aggregato plastico riciclato densificato
Aggregato plastico riciclato densificato
Aggregato plastico riciclato espanso
Argilla espansa strutturale
Granulometria
Assorbimento medio di acquasuperficiale [%] (UNI EN 1097 – 6)
Massa volumica media inmucchio [kg/m3] (UNI EN 1097 – 3)
Resistenza alla frantumazione [N/mm2]( UNI EN 13055 – 1; App. A)
3 – 8
18
380
1.50
4 – 8
2.91
287
1.90
Granuli espansi in plastica da riciclo
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 granulipre essiccati [kg/m3] (UNI EN 1097 – 3)
489
Massa volumica media in mucchio [kg/m3](UNI EN 1097 – 3)
287
Percentuale media vuoti intergranulari [%](UNI EN 1097 – 3)
41.3
Resistenza alla frantumazione [N/mm2]( UNI EN 13055 – 1; App. A)
1.90
Contenuto di solfati solubili in acido [%](UNI EN 1744 – 1)
0.118
Contenuto di sostanze organiche(UNI EN 1744 – 1)
tracce
Conforme alle norme Conforme alle norme UNI EN 13055 – 1UNI EN 13055 – 1 e e UNI 10667 – 14UNI 10667 – 14
Granuli espansi in plastica da riciclo
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 prodottoVerifica del massimo livello di
impurezze consentito
Progetto NUMIX
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
Progetto NUMIX
Titolo: “Aggregate for concrete from recycling of plastic waste”
Acronimo: NUMIX
Coordinatore: Consorzio CETMA
Importo: 1.278.000 €
Durata: 36 mesi
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
PROGETTO NUMIXObiettivi:
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.
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
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
NUMIX: programma di lavoro
WP
1 M
anag
emen
t
WP
6 C
omm
on D
isse
min
atio
n ac
tiviti
es
WP5 Dissemination and promotion of contacts
WP4 Environmental compatibility analysis
WP2 Industrialization activities
WP3 Product validation
WP nr. WP description WP leader
WP1 Management CETMA
WP2 Industrialization activities Centro Riciclo
WP3 Product validation Acciona
WP4 Environmental compatibility analysis SGI
WP5 Dissemination and promotion of contacts DFS Engineering
WP6 Common Dissemination activities CETMA
Ecomondo - Rimini, 30 ottobre 2009
Grazie per l’attenzione!