Applicazione del WATERJET per lo smaltimento degli pneumatici fuori uso (con riciclo integrale dei prodotti) Raimondo Ciccu Università degli Studi di Cagliari

Applicazione del WATERJET per lo smaltimento degli pneumatici fuori uso

(con riciclo integrale dei prodotti)

Raimondo CiccuUniversità degli Studi di CagliariDipartimento di Geoingegneria e Tecnologie Ambientali

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..

PROBLEMI DI SMALTIMENTO DEI PFU

2° Seminario ATA, Cagliari 14 Maggio 2010

SCHEMA DEI FLUSSI DEI MATERIALI/PRODOTTI


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

OPZIONI ALTERNATIVE DI RICICLO/RIUSO


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

CARATTERISTICHE DEGLI PNEUMATICI


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.

TECNOLOGIE TRADIZIONALI DI SMALTIMENTO PFU


CAMPI DI LAVORO DELLA TECNOLOGIA WATERJET

dove Q = portata d’acqua [ m3. s-1], p = pressione dell’acqua [Pa ]

1 – SCAVO

2 – PULITURA

3 - TAGLIO

Getti puri (water only)

Potenza idraulica del getto


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.

DISINTEGRAZIONE AD ALTA PRESSIONE CON TESTA ROTANTE A GETTI CONTINUI


F = 0,60 mm

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300

Pressure [MPa]

Mass d

estr

oyed [%

]

F = 0,50 - 0,60

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60

Hydraulic pow er [kW]

Mass d

estr

oyed [%

]

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.

RISULTATI OTTENUTI


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

DISINTEGRAZIONE DEGLI PNEUMATICI MEDIANTE CONFIGURAZIONE WATERJET (BREVETTO)


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.


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


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/minPressione 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

CARATTERISTICHE E PRESTAZIONI DELL’IMPIANTO(sezione waterjet)


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).

IL CASO DEGLI PNEUMATICI 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

STRATEGIE OPERATIVE PER GLI OVERSIZE


ISTITUZIONI DI RICERCA PARTNERS INDUSTRIALI

CENTRO DI RICERCA

Scopi istituzionali:Ricerca di baseFormazione

Obiettivi aziendali:Profitto di impresaCompetitività

Attività :Sviluppo applicativo delle tecnologieProgettazione di impianti innovativi

RUOLO DEL CENTRO DI RICERCA


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 CagliariConsiglio Nazionale delle RicercheEcoglobal srl(Regione Sardegna)

PROPOSTE OPERATIVE


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

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


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



Costituzione di

SOCIETA’ DI SPIN-OFF AQUAVISPER LO SVILUPPO E L’INDUSTRIALIZZAZIONE

DI TECNOLOGIE AVANZATE WATERJET

Soci:

Raimondo CiccuAugosto BortolussiTermomeccanicaSFIRS

Accordi di collaborazione:

Ecoglobal

PROPOSTE OPERATIVE


Documents

Applicazione del WATERJET per lo smaltimento degli pneumatici fuori uso (con riciclo integrale dei prodotti) Raimondo Ciccu Università degli Studi di Cagliari