ITMI20101602A1 - Processo di trattamento di un materiale plastico di riciclo. - Google Patents

Description

PROCESSO DI TRATTAMENTO DI UN MATERIALE PLASTICO DI RICICLO

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un processo di trattamento di un materiale plastico di riciclo, a un materiale ottenuto tramite detto processo e a un utilizzo di detto materiale per la preparazione di conglomerati cementizi o idraulici.

Il problema dello smaltimento dei rifiuti è uno dei principali che affliggono la società moderna. La produzione dei rifiuti, sia per l'aumento dei consumi, sia per alcune norme, soprattutto di natura igienica, è aumentata vertiginosamente e la loro quantità è diventata enorme.

Le strade classiche per lo smaltimento dei rifiuti sono due: deposito in discarica e combustione. Tuttavia, entrambe queste soluzioni comportano la distruzione pressoché definitiva del rifiuto o la sua immobilizzazione, virtualmente eterna. In entrambi i casi, cioè, il materiale a base degli oggetti da smaltire non viene più utilizzato tal quale né dopo semplici trattamenti e viene di fatto perduto. Negli ultimi anni, proprio su questa base, si è affermato maggiormente il riciclo dei rifiuti, soprattutto carta, plastica, vetro e metalli. Base del riciclo è la raccolta differenziata all'origine. Al consumatore viene, cioè, richiesto di riporre i rifiuti in contenitori diversi, ciascuno contenente solo rifiuti a base di un certo materiale.

Il riciclo comporta in linea di principio diversi vantaggi. In primo luogo, permette di utilizzare il materiale che forma l'oggetto di scarto come materia prima, valorizzando così il rifiuto stesso e riducendo il consumo di ulteriori materie prime, sempre meno disponibili. In secondo luogo, si ha un netto risparmio energetico, richiedendo normalmente operazioni relativamente semplici; rispetto alle discariche si ha un rischio molto minore di inquinamento del suolo e delle falde.

Purtroppo, però vi sono dei seri limiti al riciclo.

In primo luogo, la raccolta differenziata richiede un certo sforzo da parte del pubblico sia perché occupa un certo spazio, sia per decidere in quale contenitore porre un rifiuto fra una serie di essi; si aggiunga a ciò che vi sono recipienti per raccogliere un materiale, per esempio la plastica, ma che non tutti gli oggetti in plastica (per esempio le stoviglie) vanno smaltite nel contenitore di riciclo; è evidente che difficoltà di questo tipo da un lato scoraggiano una corretta differenziazione, dall'altro comportano necessariamente una differenziazione errata o parzialmente carente.

In secondo luogo, molti oggetti vengono prodotti accoppiando fra loro materiali di natura diversa; per esempio, nel riciclo della carta, durante la produzione di nuova carta è frequente che in cartiera si debba allontanare e smaltire della plastica che galleggia sull'impasto in lavorazione.

Particolarmente problematico si presenta il riciclo della plastica. Infatti, come si è già visto sopra, non tutti i materiali plastici possono essere riciclati. Inoltre, mentre l'accoppiamento con la carta permette la separazione nell'impasto in cartiera, molto più difficile è la separazione dai metalli dalla plastica. In particolare, la separazione dall'alluminio risulta estremamente complicata, stante la natura non ferromagnetica di questo metallo e la sua leggerezza intrinseca: non è così possibile separarli magneticamente -se non con le correnti di Foucault o con altre tecnologie come, ad esempio, quelle che permettono di rilevare le alterazioni elettromagnetiche determinate dal passaggio di questi metalli- che però permettono la separazione solo per pezzi di alluminio relativamente grandi e di conseguenza piuttosto pesanti. I piccoli frammenti o le scaglie di alluminio sono praticamente inseparabili dalla plastica. Anche la sua separazione durante le fasi di flottazione per la suddivisione delle materie plastiche dal materiale di riciclo risulta difficile, dato che il peso specifico è paragonabile con quello della frazione più leggera che galleggia e interazioni di natura elettrostatica, particolarmente diffuse in processi che comportano lo sfregamento, rendono i due materiali pressoché incollati.

Uno dei campi di applicazione preferiti per i materiali plastici di riciclo è per la produzione di materiali conglomerati in unione con cemento o leganti idraulici, utili soprattutto per l'isolamento acustico. Inoltre, la conformazione generalmente a scagliette del materiale plastico costituisce un percorso a ostacoli per le onde sonore. La produzione di tali materiali è illustrata, ad esempio, in EP 1 338 577. Particolarmente interessante è la produzione, a partire da questi materiali, di massetti di sotto fondo per pavimenti e muri. In questo settore la presenza dell'alluminio è però molto svantaggiosa, in quanto per reazione coi leganti si ha la formazione di bolle anche dopo tempi relativamente lunghi. Ciò risulta particolarmente grave se il conglomerato è significativamente fluido (fatto rilevante per semplificare e velocizzare le operazioni di getto) e ha molta acqua a disposizione. Un rimedio appare oggi quello di levigare il massetto, cosa complicata, costosa e che molto spesso porta le imprese di costruzione a preferire prodotti e tecnologie alternativi. A ciò si aggiunga che le bolle che si formano non sono, ovviamente, omogenee e tendono a portare in superficie acqua di essudazione (bleeding) che rende molto friabile la superficie. Inoltre, per contenere questi fenomeni, la quantità di plastica utilizzabile è stata limitata nella pratica a quantitativi inferiori o uguali a 100 kg/m<3>. Anche un uso strutturale di tali conglomerati è risultato, se non impedito, certo fortemente limitato. Ovviamente, problemi analoghi si presentano con utilizzi diversi.

Problema alla base dell'invenzione è di proporre un procedimento di trattamento di un materiale plastico di riciclo che superi gli inconvenienti menzionati e che consenta una sua maggiore versatilità. Questo scopo viene raggiunto, secondo un primo aspetto della presente invenzione da un processo di trattamento di un materiale plastico di riciclo, comprendente le fasi di triturazione del materiale proveniente dalla raccolta differenziata ed eventuali altre lavorazioni, come la separazione di altri rifiuti e/o la sua divisione nei diversi materiali mediante procedimenti fisici, caratterizzato da ciò che detto materiale viene inoltre sottoposto a una fase di dissoluzione spinta dell’alluminio.

Secondo un altro aspetto, la presente invenzione si riferisce a un materiale plastico di riciclo ottenuto tramite il processo precedente.

Secondo un ulteriore aspetto, la presente invenzione si riferisce all’utilizzo di un materiale come sopra per la produzione di conglomerati.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nell'unica figura, che rappresenta un diagramma che riporta la variazione della velocità di dissoluzione dell'alluminio metallico in funzione del pH.

In modo noto, i rifiuti provenienti dalla frazione differenziata plastica, dopo la rimozione di eventuali altri rifiuti ad essi associati, come per esempio i metalli, vengono macinati/triturati e vengono poi inviate a una fase di lavaggio e a una fase di separazione fisica delle frazioni aventi caratteristiche fisiche che le rendano fra loro separabili. In genere, il lavaggio avviene contemporaneamente alla separazione fisica fra le varie plastiche in vasche di flottazione, dove la separazione avviene in base alla differenza di peso specifico fra i due diversi materiali e che avviene grazie alle diverse proprietà di galleggiamento. I materiali, dopo queste fasi vengono normalmente avviati alle successive lavorazioni, quali riduzione del contenuto d'acqua o asciugatura, generalmente con macchinari tipo centrifughe; igienizzazione, in genere mediante l'aggiunta di calce; eventuale densificazione per fusione per le frazioni più leggere ottenute dalla separazione per flottazione, cui segue un'ulteriore fase di macinazione al fine di ottenere un prodotto granulare. I materiali recuperati dopo queste fasi vengono avviati alle successive lavorazioni che ne costituiscono il reimpiego.

Secondo la presente invenzione e come si è visto in precedenza, si prevede di inserire nel processo appena descritto la dissoluzione dell'alluminio ancora presente insieme ai materiali plastici. Tale fase di dissoluzione può essere inserita in diversi punti, senza che ciò infici la validità del procedimento. In ogni caso, esperimenti condotti dalla Richiedente hanno permesso di verificare che i migliori risultati si ottengono se tale dissoluzione avviene dopo che il rifiuto sia stato macinato/triturato. Infatti, in questo caso diviene possibile dissolvere anche l'alluminio eventualmente inglobato o incapsulato nel materiale plastico, cosa che non avviene o avviene in misura minore nel rifiuto non triturato, in quanto la superficie dell'alluminio può risultare protetta dalla corrosione.

La dissoluzione dell'alluminio avviene preferibilmente per corrosione. Tale corrosione può avvenire sia in ambiente acido che in ambiente fortemente alcalino. Come si vede nell'unica figura allegata, si può operare o a pH inferiore a 3 o a pH superiore a 9. Preferibilmente, si opera a pH superiore a 12, cosicché la velocità di corrosione arriva a livelli elevatissimi.

La fase di dissoluzione può essere introdotta in diversi momenti della lavorazione del rifiuto. Se, come si è visto in precedenza, si decide di procedere alla dissoluzione dopo la macinazione/triturazione del rifiuto, si può procedere alla dissoluzione durante le fasi di lavaggio e/o flottazione del rifiuto, di solito eseguita immediatamente dopo la macinazione/triturazione. Oppure si può procedere dopo l'ulteriore fase di macinazione/triturazione a valle della fase di densificazione per fusione. Naturalmente, nulla vieta di aggiungere un'apposita unità di corrosione, dedicata appositamente e unitamente alla dissoluzione dell'alluminio.

Un'altra possibilità è quella di procedere alla corrosione dell'alluminio direttamente nella fase di miscelazione con il legante, spingendo opportunamente il pH. In tal caso si dovrà avere cura di "neutralizzare", secondo la tecnica nota, eventuali reazioni secondarie degli alcali utilizzati per innalzare il pH e, in particolare, le reazioni alcali-aggregati che possono manifestare rigonfiamenti dirompenti nel tempo.

Anche quando si operi in condizioni di pH ottimali (superiore a 12, preferibilmente a 12,5, nel modo maggiormente preferito superiore a 13), questo processo di corrosione è ben lungi dall'essere istantaneo; a seconda delle condizioni operative, il tempo di permanenza del rifiuto nell'ambiente corrosivo varia da circa 20 minuti a circa 6 ore. Per ridurre il più possibile questo tempo, è opportuno che il materiale plastico da trattare venga mantenuto immerso il più possibile nella soluzione stessa. Dal momento che buona parte del materiale plastico è generalmente più leggero dell'acqua, è opportuno operare in modo da mantenerlo o riportarlo completamente sotto il pelo dell'acqua (specialmente quando si operi con scagliette di materiale triturato), così da mantenerlo costantemente bagnato dalla soluzione di corrosione. Inoltre, nel caso di corrosione in ambiente alcalino, per evitare che la soluzione lungamente esposta all'aria subisca un processo di carbonatazione dovuto alla C02che influisce negativamente sulla capacità della soluzione di lavorare efficacemente per tempi prolungati, tale processo dovrà svolgersi riducendo al minimo o addirittura annullando i tempi di esposizione all'aria della soluzione stessa. Questo si può ottenere in vari modi, tutti noti nella tecnica di queste lavorazioni e operando con macchinari adatti. Per esempio, si può prevedere di mantenere sotto agitazione e miscelazione la soluzione contenente il materiale plastico. Si può anche prevedere una sorta di pompa di rimontaggio (come avviene in enologia), inviando la soluzione a pioggia sul materiale galleggiante dall'alto, prelevandolo dal fondo con un'apposita pompa. In entrambi i suddetti casi, però, è opportuno lavorare in condizioni di assenza d'aria, per esempio lavorando sotto azoto. Si possono anche prevedere processi in discontinuo che evitino l'ingresso di aria o addirittura sotto vuoto.

Per quanto riguarda la temperatura, essa condiziona significativamente la velocità di corrosione dell'alluminio. Si può operare a una qualsiasi temperatura compresa fra 0° C (temperatura al disotto della quale si avrebbe il congelamento della soluzione di corrosione) e 100 °C. Peraltro, la reazione di dissoluzione è risultata ottimale con temperature al di sotto di 85 °C, poiché a temperature più elevate cambia il prodotto di reazione che diviene più passivante e quindi rallenta la dissoluzione. L'intervallo ottimale di temperature è compreso fra 20 °C e 85 °C, preferibilmente fra 30 °C e 85 °C e più preferibilmente fra 40 °C e 85 °C.

Per accelerare la corrosione si può anche prevedere di impiegare dei catalizzatori. Particolarmente vantaggiosa si è verificata l'aggiunta di elementi di lega metallica.

Se si procede alla corrosione in ambiente acido, si impiegano acidi minerali, quali acido cloridrico, acido nitrico, acido solforico, acido perclorico oppure altri acidi forti, come l'acido trifluoroacetico. Se la corrosione avviene in ambiente alcalino, si possono impiegare NaOH, KOH, Na2C03, Ca(OH)2, CaO, NaH, KH, BH3e simili. E', inoltre, possibile operare con miscele di diverse sostanze, purché tutte acide o tutte alcaline.

Per la produzione dei conglomerati è possibile utilizzare qualsiasi legante; sia che si sia operata la corrosione in ambiente acido, che in ambiente alcalino, è opportuno inserire una fase di lavaggio/neutralizzazione dopo la corrosione per rendere il materiale non pericoloso ai fini della manipolazione e del riutilizzo.

Nella produzione del conglomerato è vantaggioso utilizzare aggregati di dimensioni tali da non facilitare un'ulteriore e involontaria macinazione delle scaglie di materiale plastico, per evitare che venga scoperto alluminio rimasto protetto, con una conseguente tardiva corrosione. A tal fine è opportuno che gli aggregati abbiano dimensioni inferiori a 3 mm, preferibilmente inferiori a 0,5 mm. Risultati particolarmente vantaggiosi si ottengono con un conglomerato in cui tutti i costituenti, ad eccezione del materiale plastico, abbiano dimensioni inferiori a 0,3 mm, il 90% in peso delle particelle avendo dimensioni inferiori a 100 μΐτι.

Naturalmente, nella preparazione dei conglomerati, in funzione della destinazione e delle proprietà ricercate, possono essere usati tutti quei leganti e/o quelle aggiunte minerali e/o quegli additivi noti al tecnico del settore per ottimizzare e migliorare le proprietà e le caratteristiche dei conglomerati stessi. Ad esempio, ma non a titolo limitativo, possono essere usati: leganti idraulici e/o aerei, aggiunte minerali con proprietà leganti e/o pozzolaniche e/o di riempimento, additivi con proprietà fluidificanti, addensanti, aeranti, schiumogene, ritardanti, acceleranti, idrofobizzanti, espansive, antiritiro, antischiuma e simili.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare messa in opera illustrata in precedenza, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1) Processo di trattamento di un materiale plastico di riciclo, comprendente le fasi di macinazione/triturazione del materiale proveniente dalla raccolta differenziata ed eventuali altre lavorazioni come la separazione di altri rifiuti e/o la sua divisione nei diversi materiali mediante procedimenti fisici, caratterizzato da ciò che detto materiale viene inoltre sottoposto a una fase di dissoluzione spinta dell'alluminio.
2. 2) Processo come in 1), caratterizzato da ciò che tale dissoluzione avviene dopo che il rifiuto sia stato sottoposto a macinazione/triturazione.
3. 3) Processo come in 1) o in 2), caratterizzato da ciò che detta dissoluzione avviene preferibilmente per corrosione.
4. 4) Processo come in 3), caratterizzato da ciò che detta corrosione avviene in una soluzione con un valore di pH inferiore a 3.
5. 5) Processo come in 3), caratterizzato da ciò che la corrosione avviene in una soluzione avente un valore del pH superiore a 12.
6. 6) Processo come in 5), caratterizzato da ciò che la corrosione avviene in una soluzione avente un valore del pH superiore a 13.
7. 7) Processo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che detta fase di dissoluzione avviene durante la procedura di lavaggio del rifiuto.
8. 8) Processo come in una qualsiasi delle rivendicazioni 1) a 6), caratterizzato da ciò che detta fase di dissoluzione avviene durante la fase di separazione fisica.
9. 9) Processo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che la dissoluzione viene effettuata riducendo al minimo o annullando il contatto fra la soluzione di dissoluzione e l'aria.
10. 10) Processo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che il tempo di permanenza del rifiuto nella soluzione corrosiva varia fra 20 minuti e 6 ore.
11. 11) Processo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che si impiegano catalizzatori per accelerare la velocità di dissoluzione dell'alluminio, quali elementi di lega metallica.
12. 12) Processo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che la temperatura alla quale avviene la dissoluzione è compresa fra 0 °C e 100 °C, preferibilmente fra 20 °C e 85 °C, in modo maggiormente preferito fra 30 °C e 85 °C e in maniera massimamente preferita fra 40 °C e 85 °C.
13. 13) Materiale plastico di riciclo, caratterizzato da ciò che viene ottenuto mediante un processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
14. 14) Uso di un materiale secondo la rivendicazione 13) per la produzione di conglomerati fonoassorbenti.