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
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
SCHEMA DEI FLUSSI DEI
MATERIALI/PRODOTTI
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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
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CARATTERISTICHE DEGLI PNEUMATICI
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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
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.
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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)
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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.
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RISULTATI OTTENUTI
F = 0,50 - 0,60
100
100
80
80
Mass destroyed [%]
Mass destroyed [%]
F = 0,60 mm
60
40
20
60
40
20
0
0
0
100
200
300
0
Pressure [MPa]
20
40
60
Hydraulic pow er [kW]
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.
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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
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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.
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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
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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
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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).
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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