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LIFE 11 ENV/IT/036

LIFE LOW RESOURCES LOW ENERGY

Project title:

Ennobling mixture of waste for full low-energy replacement of exhaustible natural resources in building materials Output

Environmental problem targeted:
Il problema ambientale affrontato dal progetto è l’attuale consumo enorme di risorse non rinnovabili, materie prime di origine naturale in primis, utilizzate per la fabbricazione di pavimenti e rivestimenti in ceramica. Considerando che le piastrelle di alta qualità (gres porcellanato) hanno una densità superficiale pari a 27 kg / mq, e che la produzione UE supera i 700 milioni di metri quadrati, è evidente che questo tipo di attività manifatturiere assorbe enormi quantità di materiali pregiati come sabbie, feldspati, allumina, ossido di zirconio, mullite, argille, per non parlare delle acque utilizzate durante il processo produttivo. La produzione di piastrelle di alta qualità, inoltre, richiede particolari materie prime, la cui provenienza può essere da fonti molto distanti come Turchia o Ucraina o addirittura Australia. Così, il trasporto si aggiunge ai problemi già pressanti ambientali connessi all'uso di tali risorse non rinnovabili. Anche l'acqua ha un ruolo importante, e il suo consumo nella produzione di piastrelle in ceramica avviene sostanzialmente in due operazioni: macinazione delle materie prime e finitura delle piastrelle cotte (taglio, lucidatura), questa ultima non direttamente oggetto del presente progetto. Inoltre, un ulteriore aspetto ambientale da prendere in considerazione è la produzione di calce esausta, nei filtri. È stato calcolato che per 1000 metri quadrati di piastrelle si generano 12 kg di calce esausta, 58,8 dei quali attualmente smaltiti in discariche. Il progetto affronta anche un altro problema importante, cioè l'assenza di un uso finale efficace per il vetro recuperato e non differenziato, in particolare per il vetro, che può presentare forti livelli di contaminazione derivanti da vetro-ceramica o materiali ceramici. Ciò vale in particolare per le stoviglie moderne, ma anche ad un tipo crescente di rifiuti, come le lampade fluorescenti compatte, dove meno di un terzo della composizione è vetro. In caso di lampade fluorescenti, la dimensione ambientale del problema è in rapido aumento, a causa delle recenti direttive che costringono la sostituzione delle lampadine ad incandescenza meno efficienti con lampade fluorescenti compatte a più elevate prestazioni o LED, anche se la differenziazione dei rifiuti e la raccolta è sempre di più una buon pratica in Europa, c'è ancora una mancanza di tecnologie di riciclaggio appropriate (non solo dal punto di vista della fattibilità, ma anche sotto il profilo ambientale ed economico).

Project objectives:
L'obiettivo principale del progetto è quello di ridurre drasticamente l'uso di risorse non rinnovabili nella produzione di una nuova famiglia di simil-piastrelle di ceramica per rivestimenti e pavimenti. L'obiettivo principale è quello di implementare un processo in grado di riciclare i rifiuti che in genere sono difficili da riutilizzare a causa della loro composizione molto eterogenea. Tali rifiuti saranno convertiti in rivestimenti utilizzando un innovativo sistema di riciclaggio senza acqua a base di rifiuti di vetro, di calce e di tagli della pietra naturale. Attualmente il completo riciclaggio dei rifiuti di vetro è ostacolato dalla estrema variabilità delle composizioni di vetro e del contenuto sempre più alto, nel vetro raccolto, di ceramiche più refrattarie o materiali in vetro-ceramica; l'introduzione recente di piatti e stoviglie in vetro-ceramica ha reso il riciclaggio del vetro raccolto ancora più difficile, poiché una separazione ottica del vetro convenzionale dal vetro-ceramica trasparente è impossibile. Per questo motivo, il progetto mira a trovare un modo innovativo ed efficace non solo per macinare a secco rifiuti eterogenei a base di vetro, ma anche per riciclarli in maniera corretta. Il riciclaggio avverrà senza alcuna cernita preliminare od operazioni di fusione del componente a base di vetro, ma semplicemente con l'aggiunta di calce esausta, tagli in pietra e piccole quantità di un legante plastico, come l'argilla. Il nuovo processo di riciclaggio dei rifiuti indifferenziati seguirà lo stesso processo attualmente utilizzato per la produzione di piastrelle di ceramica, ad eccezione della fase di macinazione, che sarà condotta senza acqua, e pertanto non richiede alcuna ulteriore atomizzazione dei fanghi. Questo rappresenta un ulteriore obiettivo, in grado di ridurre il consumo di acqua ed energia nella produzione di pavimenti e rivestimenti. Come conseguenza della minore richiesta di energia, si avrà una rilevante riduzione delle emissioni di CO2, derivante dal fatto che l'essiccazione non sarà più necessaria. Fino ad ora, sono state eseguite prove e tests preliminari, arrivando al deposito di un brevetto relativo alla composizione del materiale di scarto e del metodo per fabbricare le nuove simil-piastrelle. Il passo successivo, scopo di questo progetto, è la realizzazione di un impianto pilota che dimostra la fattibilità su scala maggiore dei risultati ottenuti dai test già eseguiti e che i prodotti finali possono mantenere le eccellenti caratteristiche tecniche presenti sui prodotti ottenuti da questi test. Il programma sarà svolto da Mamma Rosa’s Project in partnership con Majorca S.p.A., Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia ed Università degli Studi di Padova.

Actions of the project:
Per conseguire gli obiettivi di progetto, saranno svolte le seguenti azioni: - creazione di una catena di fornitura di materiali di scarto utilizzabili per la produzione del nuovo prodotto e selezione delle fonti dei rifiuti in base alla disponibilità del prodotto ed alla distanza dagli impianti della proponente;
  • • installazione di apparecchiature dimostrative di macinazione e successiva stazione di miscelazione e omogeneizzazione con polveri di calce, pigmenti, feldspati e argille;
  • • stazione di pressatura: costruzione di nuovi stampi di grandi dimensioni, definizione di possibili aggiunte di leganti e correttori di umidità, modifica del ciclo di pressatura per andare incontro alla minore plasticità della nuova miscela contenente meno del 10% di argilla;
  • • cottura in forno: realizzazione di veloci cicli di cottura in forno a rulli con temperatura massima di cottura <1000 °C e raffreddamento finale lento per evitare sollecitazioni residue nella piastrella. Modifica dei parametri di funzionamento del bruciatore per ottenere una fiamma a più alta emissività, atte ad elaborare materiali a base di vetro ad IR opaco;
  • • avviamento della linea dimostrativa e produzione di prove e set dimostrativi delle nuove simil-piastrelle, sia per pavimenti che per applicazione a parete;
  • • caratterizzazione completa dei prodotti ottenuti e definizione delle specifiche dei nuovi prodotti;
  • • set dimostrativi di pavimenti e rivestimenti nello show room del proponente, sia interni che esterni, per svolgere attività di disseminazione e test di resistenza sul campo;
  • • definizione delle procedure di fine ciclo vita (riciclo per la creazione di nuove coperture: determinazione della percentuale massima riciclabile), bilancio massa ed energia del nuovo processo e studi di LCA.

Queste attività tipicamente tecniche saranno accompagnate da attività altrettanto importanti riguardanti la diffusione dei risultati del progetto e della consapevolezza delle politiche comunitarie in materia di ambiente e dello strumento LIFE+ in particolare, nonché per contribuire ad aumentare la coscienza ecologica nelle persone coinvolte nel progetto.

Expected results:
I principali risultati attesi sono principalmente di natura ambientale, ma si riscontrano anche alcuni vantaggi tecnici derivanti dalle soluzioni costruttive innovative proposte:
  • riduzione dell’impiego delle risorse non rinnovabili come materie prime fino all’82% in peso rispetto alle tradizionali piastrelle di ceramica (su base UE risparmi potenziali fino a 11,2 milioni di tonnellate di materie prime, la maggior parte delle quali a base di vetro);
  • impostazione di una linea dimostrativa per la conversione dei rifiuti a base di vetro, calce esausta e tagli in pietra naturale in rivestimenti e pavimenti cotti a bassa temperatura, in grado di trattare 500 metri quadrati al giorno. Questo risultato è particolarmente importante in quanto attualmente meno del 2% del CFL è correttamente raccolto e destinato al recupero del mercurio e che il vetro recuperato normalmente presenta una contaminazione di 50 grammi/ton nel caso dei più avanzati sistemi di separazione e pre-elaborazione, che la rende inadatta per l’uso da parte della vetreria di qualità;
  • sostituzione dei materiali naturali o sintetici attualmente utilizzati, aventi alta energia incorporata e impronta di CO2, come silice, allumina, mullite, caolino, con scarti di vetro e pietra arenaria o talee di marmo, aventi indicatori ambientali molto bassi;
  • riduzione del consumo di energia durante la cottura dei prodotti: attualmente 1,16 kWh sono richiesti per cuocere 1 kg di gres porcellanato a 1250 °C, mentre il nuovo processo richiede meno di 0,8 kWh/kg, grazie alla temperatura di cottura inferiore e quindi ad inferiori perdite di calore. Ciò equivale a una riduzione di oltre il 30% del consumo di energia;
  • anche le emissioni di CO2 si abbassano. Considerando un consumo medio di 0,11 metri cubi di gas naturale per kg di prodotto cotto, supponendo che 1,9 kg di CO2 sono prodotti dalla combustione di 1 metro cubo di gas naturale, la riduzione di CO2 sarà quantificabile in 0,063 kg CO2 / kg di nuovo prodotto cotto;
  • completa riciclabilità del prodotto al termine della sua vita, con possibilità di rimacinazione e reintroduzione nello stesso processo di fabbricazione originale, a seconda degli smalti utilizzati;
  • riduzione del consumo di energia anche nelle operazioni di macinazione, in quanto il contenuto al 50-80% a base di vetro andrà ad arricchire la miscela di materiali fragili, più facile da macinare tramite impatti con i mezzi di macinazione;
  • costo di produzione inferiore delle nuove piastrelle, che utilizzano materiali a basso costo riciclati, macinazione veloce, rapida essiccazione e cottura, quest'ultima operazione a temperature inferiori a 1000 °C, e finitura finale utilizzando tecniche di taglio a secco. Sulla base solo del risparmio energetico e del basso costo dei materiali, il potenziale di riduzione dei costi di produzione può essere stimato sul 40% in meno;
  • possibilità di ottenere forme curve (ad esempio per coprire colonne) tramite piegatura a caldo della piastrella, applicando pressione.