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LIFE 13 ENV/IT/000535-A3

LIFE IN SUSTAINABUILDING

Titolo progetto:

Sustainable recycling in polyvalent use of energy saving building elements

Problema ambientale:
Il principale problema ambientale a cui si rivolge il progetto è il riciclaggio di rifiuti vetrosi eterogenei, come la polveri derivanti da trattamenti metallurgici, vetri e lampade. La tecnologia, al giorno d’oggi, non permette un utilizzo efficace dei vetri non smistati alla fine della loro vita utile; ciò succede in particolare per i vetri che presentano elevati livelli di contaminazione come i vetri ceramici o i materiali ceramici.
In Europa e nel mondo vi sono rifiuti composti da vetri eterogenei in eccesso, il cui riciclaggio pone problemi tecnologici non indifferenti in quanto tali rifiuti non sono idonei per divenire prodotti in vetro senza difetti, e tipicamente il riciclaggio del vetro è fatto prevalentemente utilizzando i rottami di vetro verde o rifiuti di vetro prodotti internamente, invece che fare affidamento a fonti non omogenee. La medesima cosa avviene per rifiuti contenenti vetro e solo parzialmente vetro.
Per dare una idea della dimensione ambientale relativo ai soli vetri eterogenei, in Europa, 25.5 miliardi di bottiglie e caraffe di vetro sono state riciclate nel 2008 nell’UE27, e quasi 11,5 milioni di tonnellate di contenitori in vetro sono stati raccolti da tutta Europa (includa Norvegia, Svizzera e Turchia). Come detto in precedenza, viene solitamente utilizzato il vetro verde per il riciclaggio, di cui il 23-25% finisce in discarica. Le cifre riportate fanno riferimento a vetro proveniente da fonti qualificate.
Pertanto, sebbene la differenziazione dei prodotti e la raccolta stiano diventando delle buone pratiche in Europa, vi è ancora una mancanza di appropriate tecnologie di riciclaggio (non solo dal punto di vista della fattibilità, ma anche sotto il profilo ambientale ed economico).

Project objectives:
L’obiettivo del progetto è la valorizzazione di vari materiali di rifiuto, al giorno d’oggi inviati in discarica, per la produzione di materiali da costruzione innovativi (mattonelle, pannelli, rivestimenti per muri e pavimenti interni ed esterni) per edifici ad alte performance in termini di peso ed isolamento termico, utilizzando un innovativo ciclo produttivo di sinterizzazione reattivo a basse temperature (<750°C). Gli scarti, che utilizzeremo in una quantità superiore al 90% in peso nella miscela, saranno composti da silicio vetroso (polveri derivanti da lavorazioni dell’acciaio e vetri eterogenei, di diversi settori produttivi) e agenti reattivi (carbonati, carburi o composti contenenti residui e residui del trattamento dell’industria alimentare), o contenitori di spazio (cloruro di sodio) che saranno utilizzati, a prescindere dal loro colore o contaminazione de parte di altri materiali. L’innovativa miscela e il metodo di sinterizzazione a basse temperature permetterà di ottenere i prodotti in un tempo molto breve (max 30 min) con notevoli risparmi energetici. Il principio della sinterizzazione reattiva è basato sul fatto che al di sopra della normale temperatura di sinterizzazione (mattoni 1000 ° C, ceramiche sanitarie 1250 ° C, altri materiali da costruzione 1400 ° C), i materiali tendono ad ingrossarsi in maniera incontrollabile. In altre parole, il processo che a basse temperature causa la graduale decrescita delle porosità, ad alte temperature genera nuove porosità, specialmente se questo processo è accompagnato dallo sviluppo di fasi gassose (derivanti dagli agenti gonfianti). Questo fenomeno, che conduce alla deformazione del pezzo, se controllato, può invece essere usato convenientemente per produrre materiali porosi, come l’argilla espansa. Il prodotto in questione non avrà tuttavia una forma e dimensione costante, cosa che è richiesta per i materiali da costruzione. In questo punto si inserisce l’innovazione del proponente che rende possibile sfruttare la presenza di una fase a bassa fusione, come quella derivante dai rifiuti in silicio, mescolati con una fase a fusione maggiore (quarzo, feldspati), che crea lo scheletro del prodotto finale e manterrà la forma e le dimensioni desiderate. Il tutto verrà realizzato con piccole quantità (3-5%) di agenti reattivi.

Actions of the project:
  • Formulazioni di miscele contenenti almeno il 90% di materiali vetrosi e formatori di vetri, derivanti da rifiuti di trattamento dell’acciaio e da prodotti vetrosi disposti in discarica e materiali salini e ceramici contaminati;
  • Studio dei processi di macinazione e mescolamento dei composti con agenti quarzo-silicio, feldsparquarzo, argilla e scarti e sviluppo di modelli predittivi di particelle delle miscela in relazione al tempo di macinazione;
  • Test di sinterizzazione reattiva in una fornace soffocata e sviluppo di modelli predittivi di porosità in relazione alla dimensione delle particelle, alla pressione di formatura e alla temperatura/tempo di cottura;
  • Definizione di 3 tipi di prodotti con diversi livelli di espansione e costruzione del mulino; test di macinazione e produzione di tre tipi di composti;
  • Atomizzazione del composto;
  • Dimensionamento degli stampi per la pressatura uni assiale per la creazione di pannelli, mattoni, muri e lastre: test di essicazione formatura e post formatura e preparazione di campioni;
  • Smaltatura con smalti decorativi o colori in modo da accrescere l’albedo;
  • Programmazione della curva di cottura nel forno a rotazione e test di sinterizzazione reattiva;
  • Definizione di parametri di finitura e test di rafforzamento sui campioni cotti;
  • Acqua di lavaggio per dissolvere il sale presente nel prodotto sinterizzato con porosità aperta e recupero del sale per mezzo di aria calda derivante dalla sezione di raffreddamento della fornace;
  • Test di operazione congiunta delle varie stazioni e analisi del prodotto risultante;
  • Acquisizione di dati operativi, bilancio di massa ed energia e valutazione dei principali indicatori ambientali; identificazione delle procedure di riciclaggio e LCA semplificato;
  • Reintroduzione nel composto di materiali cotti o materiali derivanti da trattamenti di rafforzamento; test su prodotti colorati;
  • Disseminazione degli obiettivi e dei risultati al pubblico e nel settore privato. Materiali disseminativi riportanti il logo LIFE e referenze al progetto e al programma LIFE.

Expected results:
I principali risultati attesi consistono nel riciclaggio di 3m3 di rifiuti al giorno, anche contaminate con Sali o materiali ceramici, che al momento non trovano una applicazione economica praticabile, a causa della loro eterogeneità e alla produzione di prodotti al alto valore tecnologico. I nuovi prodotti:
  • Consisteranno per almeno il 90% in prodotti di rifiuto;
  • Saranno ottenuti con un ciclo produttivo che prevede la sinterizzazione reattiva a basse temperature, in modo da mantenere una energia intrinseca pari a circa 5 MJ / kg;
  • Avranno una densità apparente tra 0.4 e 1.2 g/cm3 consistente in una porosità chiusa e non interconnessa;
  • Avranno una conduttività termica variabile tra i 0.16 and 0.21 W / m K, con eccellenti performance in linea con i materiali ceramici illuminati come il Poroton ®;
  • Avranno una forza di compressione di almeno 2.7 MPa, potrebbero essere utilizzati in applicazioni strutturali con bassi carichi o come elementi auto supportanti. Il loro utilizzo sarà indicato come muri esterni;
  • Saranno più sicuri per la salute umana dei pannelli in fibra di roccia o di vetro, il cui pericolo è ancora sotto fase di investigazione;
  • Saranno completamente riciclabili alla fine della loro vita utile, semplicemente macinandoli nuovamente e reintroducendoli nel ciclo produttivo;
  • Condurranno a una significativa riduzione dei rifiuti solidi poiché gli eventuali rifiuti potranno essere riutilizzati;
  • Consumeranno fino al 30% di energia in meno;
  • Saranno colorati con pigmenti naturali o colorati superficialmente, anche con smalti per accrescere l’albedo (riflettività alla radiazione solare, λ <2.5 μm) emissione agli infrarossi (infrarossi medi e lontani, λ> 2.5 μm), ad esempio per applicazioni in tetti.