La plastica non riciclabile nei forni delle cementerie: siamo sicuri?Se i termovalorizzatori nascono per utilizzare correttamente l’End of Waste, le cementerie lasciano molti dubbidi Marco ArezioNell’ottica dell’economia circolare, lo scarto dei prodotti del riciclo plastico, che per sua composizione chimica non può essere utilizzato, ha una valenza termica come combustibile. Ma se l’End of Waste non può essere riciclato è perché è composto da un mix di scarti plastici che, se bruciati nei forni, determinano l’emissione di sostanze tossiche che non devono essere immesse in atmosfera. Per questo sono nati i termovalorizzatori. Gli impianti di termovalorizzazione sono progettati, costruiti e destinati alla combustione dell’End of Waste, tenendo in considerazione il processo chimico di trasformazione delle varie plastiche sotto l’effetto del calore. Questo processo comporta la produzione di fumi nei quali sono contenute sostanze pericolose per l’uomo e l’ambiente che, un impianto nato per questo lavoro, gestisce in modo corretto, con l’obbiettivo di abbattere le sostanze dannose. E’ una pratica comune però, destinare una parte dell’End of Waste anche agli impianti di produzione del cemento, che lo utilizza come comburente per i propri forni a prezzi contenuti, ma attraverso impianti che non sono stati progettati specificatamente per lo smaltimento dei rifiuti. Ma cos’è l’End of Waste? Nelle corrette politiche di gestione dei rifiuti urbani ci sono due categorie di scarti che vengono raccolti e trattati in modo diverso e con scopi diversi: I rifiuti organici, che produciamo quotidianamente nell’ambito domestico, che vengono conferiti nei centri di raccolta dei rifiuti differenziati. Questi prodotti vengono trattati per la produzione di biogas, fertilizzante, anidride carbonica per uso anche alimentare ed energia elettrica. I rifiuti urbani, sotto forma di plastiche miste, che vengono selezionati per tipologia di plastica e avviati al riciclo trasformandoli in scaglie, densificati e polimeri. Nell’ambito della selezione delle frazioni di plastica emergono alcune famiglie, le cui caratteristiche non si prestano ad una selezione meccanica come, per esempio, i poli accoppiati, plastiche formate da famiglie di polimeri differenti tra loro ed incompatibili. Quando una plastica, alla fine del suo ciclo non è recuperabile in modo meccanico, può assumere una importante valenza termica creando un materiale comburente, di caratteristiche caloriche decisamente apprezzabili, che aiuta, attraverso il suo utilizzo, a continuare il cammino dell’economia circolare. Infatti, oltre a non mandare in discarica questa frazione di plastiche miste, che in termini di volume annuo è decisamente importante, possiamo risparmiare l’utilizzo di risorse naturali derivanti dal petrolio. Con l’End of Waste si alimentano oggi principalmente centrali elettriche e cementifici. L’utilizzo di questo rifiuto nelle centrali elettriche ha ridotto la dipendenza anche verso il carbone, carburante fossile con un tenore di inquinamento molto elevato e responsabile di problemi legati alla salute dei cittadini che vivono nelle vicinanze delle centrali. La produzione di energia elettrica, attraverso l’End of Waste, ha permesso di calibrare la progettazione degli impianti rispetto al prodotto che serve come combustibile, creando un’alta efficienza ecologica rispetto ad altri sistemi. Nel nord Europa la produzione di energia attraverso la combustione di rifiuti plastici non riciclabili, risulta un buon compromesso tra risultato tecnico e ambientale. Il secondo ambito di utilizzo del carburante derivato dall’ End of Waste riguarda l’uso nelle cementerie, che lo impiegano per alimentare i forni per la produzione di clinker. Secondo uno studio fatto Agostino di Ciaula, gli impianti per la produzione di clinker/cemento non sarebbero adeguati, dal punto sanitario, ad impiegare questo tipo di rifiuto plastico. In base a queste ricerche, l’impiego dell’End of Waste nei cementifici, in sostituzione di percentuali variabili di combustibili fossili, causa la produzione e l’emissione di metalli pesanti, tossici per l’ambiente e dannosi per la salute umana. Queste sostanze quando emesse nell’ambiente, sono in grado di determinare un aumento del rischio sanitario per i residenti a causa della loro non biodegradabilità (persistenza nell’ambiente), della capacità di trasferirsi con la catena alimentare e di accumularsi progressivamente in tessuti biologici (vegetali, animali, umani). È stato dimostrato che, per alcuni metalli pesanti (soprattutto quelli dotati di maggiore volatilità), il fattore di trasferimento di queste sostanze dal combustibile derivato da rifiuti alle emissioni dell’impianto, è di gran lunga maggiore nel caso dei cementifici, quando confrontati con gli inceneritori classici. Questo valore è significativamente superiore a quello rilevabile in seguito all’utilizzo di End of Waste in impianti progettati per questo scopo (Termovalorizzatori) e, negli stessi cementifici, in misura maggiore rispetto al solo utilizzo di combustibili fossili. Questo impiego è in grado di incrementare le emissioni nell’ambiente di diossine, PCB e altri composti tossici clorurati persistenti con conseguenze negative sulla salute umana. Fattori di trasferimento considerevolmente maggiori per i cementifici sono anche evidenti nel caso del cadmio, sostanza riconosciuta come cancerogeno certo (emissioni percentuali 3.7 volte maggiori nel caso dei cementifici) e del piombo (fattore di trasferimento percentuale 203 volte maggiore nel caso dei cementifici). Nonostante le misure tecnologiche di limitazione delle emissioni adottate dai cementifici, considerato l’elevato volume di fumi emessi da tali impianti, la quantità totale di Hg che raggiungerà l’ambiente sarà, comunque, tale da incrementare in maniera significativa il rischio sanitario dei residenti nei territori limitrofi. Limitando l’analisi al solo mercurio, è stato calcolato che ogni anno in Europa nascono oltre due milioni di bambini con livelli di mercurio oltre il limite considerato “di sicurezza” dall’OMS. Pur tralasciando l’incremento del rischio sanitario da emissione di metalli pesanti cancerogeni presenti nell’End of Waste (arsenico, cadmio, cromo, nichel), problemi altrettanto rilevanti derivano dalla presenza, concessa nel rifiuto stesso, di quantità rilevanti di piombo. Il fattore di trasferimento del piombo, dall’End of Waste alle emissioni, è circa 203 volte maggiore nei cementifici, rispetto agli inceneritori tradizionali, e i valori emissivi sono resi, nel caso dei cementifici, ancora più problematici da un volume medio di fumi emessi, circa cinque volte maggiore nei cementifici rispetto agli inceneritori classici. Anche per il piombo, come per gli altri metalli pesanti, il rispetto dei limiti di legge non è in grado di tutelare adeguatamente l’età pediatrica. L’esposizione a piombo, infatti, come quella da mercurio, inizia durante la vita fetale (in utero) e comporta un accumulo progressivo e irreversibile nell’organismo. Per limitarsi all’assunzione di piombo attraverso l’acqua potabile, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, l’assunzione di acqua con concentrazioni di piombo pari a soli 5 μg/L comporta un apporto totale di piombo che varia da 3.8 μg/giorno in età pediatrica a 10 μg/giorno per un adulto. Un altro problema riscontrato sono le emissioni di diossina, che anche se contenute all’1% è pur sempre una quantità da considerarsi ad alto rischio per la formazione e la conseguente emissione in atmosfera di diossine, (delle quali il cloro è precursore) e altri composti tossici clorurati, da parte dei cementifici che impieghino la co-combustione dell’End of Waste in sostituzione dei combustibili fossili. Le alte temperature presenti in alcuni punti del ciclo produttivo di questi impianti favoriscono la disgregazione delle diossine. Tuttavia, evidenze scientifiche mostrano con chiarezza come, sebbene le molecole di diossina abbiano un punto di rottura del loro legame a temperature superiori a 850°C, durante le fasi di raffreddamento, (nella parte finale del ciclo produttivo la temperatura scende sino a circa 300°C) esse si riaggregano e si riformano, comparendo di conseguenza nelle emissioni. Rapporti SINTEF e pubblicazioni scientifiche internazionali, documentano la produzione di diossine e di naftaleni policlorurati da parte di cementifici con pratiche di co-combustione e, un recente studio, ha dimostrato quantità considerevoli di diossine nella polvere domestica di case localizzate nei territori limitrofi a cementifici con co-combustione di rifiuti. La Convenzione di Stoccolma richiede la messa in atto di tutte le misure possibili utili a ridurre o eliminare il rilascio nell’ambiente di composti organici clorurati (POPs) e, i cementifici con co-combustione, di rifiuti sono esplicitamente menzionati in essa. Inoltre, anche quando le emissioni di diossine siano quantitativamente contenute, l’utilizzo di combustibile derivato da rifiuti plastici, può generare la produzione e l’emissione di ingenti quantità di PCB (concentrazioni migliaia di volte superiori), composti simili alle diossine in termini di pericolosità ambientale e sanitaria. Le diossine sono composti non biodegradabili, persistenti nell’ambiente con una lunga emivita (che per alcuni congeneri arriva a superare il secolo), trasmissibili con la catena alimentare e, soprattutto, bio-accumulabili. La Environmental Protection Agency (USA EPA) ha recentemente ricalcolato il livello giornaliero di esposizione a diossine considerato non a rischio per l’organismo umano, che è pari a 0.7pg (0.0007ng) di diossine per Kg di peso corporeo.Categoria: notizie - plastica - economia circolare - rifiuti - termovalorizzatoriApprofondisci l'argomento
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Come si Ricicla l’Alluminio e Perché FarloIl riciclo dell’alluminio è un’attività che rispecchia l’economia circolaredi Marco ArezioQuando si parla di economia circolare e, nello specifico, di riciclo dei materiali che utilizziamo, c’è da tenere in considerazione il gradiente di circolarità di ogni singola famiglia di materia prima. Il vetro, la plastica, la carta, i metalli, il legno, la gomma, i materiali edili di scarto, e molti altri prodotti hanno un ciclo di riutilizzo che dipende dalle caratteristiche fisico-chimiche che lo costituiscono. C’è chi può essere riutilizzato in modo continuativo e infinito, come per esempio l’alluminio e c’è invece chi, invece, ha dei cicli di riciclo più o meno prestabiliti, trascorsi i quali, la materia prima si degrada e non permette più la sua trasformazione in nuovi prodotti. L’alluminio rientra pienamente in quei materiali nobili a cui è permesso una rigenerazione continua senza perdere le qualità intrinseche, garantendo un impatto ambientale basso, in quanto non crea nel tempo rifiuti e ha dei costi di trasformazione limitati. A livello mondiale, il riciclo dell’alluminio, in termini di tonnellate annue, vede gli Stati Uniti e il Giappone in testa, seguiti dalla Germania e dall’Italia, sia per quanto riguarda il riciclo degli scarti pre consumo che post consumo. Come abbiamo detto l’alluminio è riciclabile al 100% e riutilizzabile, teoricamente, all’infinito evitando di attingere alle risorse naturali della terra e contribuendo alla riduzione delle emissioni di sostanze inquinanti in atmosfera. L’alluminio è uno dei pochi materiali che, una volta riciclato, non perde le sue caratteristiche chimico-fisiche, risultando del tutto simile al materiale prodotto con la materia prima naturale. Ma vediamo come si ricicla l’alluminio Il materiale di scarto può provenire dalla raccolta differenziata, quindi da oggetti a fine vita che il cittadino scarta, per esempio le lattine di bibite, le scatolette di tonno, le lattine dell’olio, ecc.., oppure dagli sfridi di produzioni industriali che possono essere recuperate e reimmesse nel ciclo produttivo dopo il loro riciclo. Tutti questi scarti, dopo la loro selezione, vengono pressati in balle ed inviati in fonderia per l’attività di riciclo, che consiste in un trattamento termico a circa 500°, con lo scopo di staccare eventuali vernici o sostanze presenti e sodalizzate con l’alluminio. Terminata questa fase di pre-trattamento, il materiale viene poi fuso ad una temperatura di circa 800°, ottenendo il fuso liquido di alluminio con il quale si realizzano lingotti o placche, destinate a rappresentare la materia prima per nuovi manufatti. L’impiego dell’alluminio riciclato trova applicazione in tutti quei settori produttivi che un tempo utilizzavano solo materia prima vergine, grazie alle sue caratteristiche qualitative viene impiegato nel settore automobilistico, in quello dell’edilizia, nella produzione di oggetti per la casa, per i nuovi imballaggi, per la carpenteria, nel settore nautico e in molti altri settori. Quali sono i vantaggi del riciclo dell’alluminio • Vantaggi di carattere economico e strategico, in quanto un paese può disporre di alluminio anche se è carente di materie prime naturali per realizzarlo • Vantaggi di carattere energetico, in quanto produrre alluminio riciclato fa risparmiare circa il 95% rispetto al ciclo produttivo partendo dalla materia prima naturale • Vantaggi di carattere ambientale, in quanto la raccolta e il riciclo degli scarti di alluminio contribuisce alla riduzione dei rifiuti nell’ambiente e riduce il consumo di risorse della terra Quindi, il riciclo dell’alluminio si sposa perfettamente con i dettami dell’economia circolare, che tende a contrastare l’economia lineare, rappresentata dal processo di consumo “estrarre, produrre, utilizzare e gettare”. In Europa la percentuale di riciclo dell’alluminio rappresenta ormai il 50% della produzione, con punte che sfiorano il 100% per esempio in Italia, spinti dal fatto che produrre 1 Kg. di alluminio riciclato comporta un fabbisogno energetico del 5% rispetto ad una produzione tradizionale. Il riciclo non si basa solo su principi etici o ambientali, ma diventa anche un fattore economico interessante su cui costruire dei vantaggi competitivi aziendali. Categoria: notizie - alluminio - economia circolare - riciclo - rifiuti - metalli - rottame
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Rutenio e Riciclo: il metallo raro che guida l’innovazione tecnologica e sostenibileCos’è il rutenio, dove si trova, come si produce, i suoi usi strategici e perché il riciclo è fondamentale per la filiera globale e l’economia circolaredi Marco ArezioIl rutenio è uno dei metalli più affascinanti e meno noti al grande pubblico, ma al tempo stesso tra i più strategici per l’industria tecnologica moderna. Appartenente al gruppo del platino, si distingue per proprietà chimiche e fisiche che lo rendono prezioso in numerosi campi, dall’elettronica alla catalisi, fino alle applicazioni in ambito energetico. Nonostante la sua rarità, il rutenio ha un ruolo fondamentale nello sviluppo di materiali ad alte prestazioni, e il suo riciclo rappresenta una sfida cruciale in ottica di economia circolare. Cos’è il rutenio e quali sono le sue proprietà Il rutenio è un elemento chimico con simbolo Ru e numero atomico 44. È un metallo di transizione, duro, fragile e di colore bianco-argenteo, che appartiene alla famiglia dei platinoidi. La sua durezza e resistenza all’ossidazione, anche ad alte temperature, lo rendono estremamente durevole. È considerato uno dei metalli più rari della crosta terrestre, con una presenza stimata in appena 0,001 parti per milione. Queste caratteristiche lo collocano tra i materiali ad alto valore strategico, tanto che viene monitorato attentamente a livello internazionale insieme ad altri metalli critici come il rodio, l’iridio e il palladio. Dove si trova e come si ottiene Il rutenio non si trova quasi mai allo stato puro in natura. È presente in quantità minime all’interno di minerali che contengono platino, osmio e nichel. I giacimenti principali si trovano in Russia, Sudafrica e Nord America, dove viene estratto come sottoprodotto della raffinazione del platino e del nichel. Una volta separato, il rutenio viene purificato attraverso processi chimici complessi, che prevedono la formazione di ossidi e cloruri per consentire la sua successiva riduzione e raffinazione. La lavorazione richiede tecnologie sofisticate e un elevato grado di competenza tecnica, il che contribuisce ad accrescere il suo costo sul mercato internazionale. I principali utilizzi industriali L’impiego del rutenio è ampio e variegato. Nell’industria elettronica viene utilizzato per la produzione di resistori a film spesso e di contatti elettrici altamente resistenti alla corrosione. In ambito chimico e catalitico, svolge un ruolo determinante come catalizzatore nelle reazioni di idrogenazione e ossidazione, contribuendo alla produzione di fertilizzanti, carburanti sintetici e prodotti chimici avanzati. Nel settore dell’energia, il rutenio trova applicazione nelle celle a combustibile e in alcune leghe destinate a resistere in condizioni estreme di pressione e calore. Un campo emergente riguarda le nanotecnologie e l’uso del rutenio in composti organometallici per la ricerca farmaceutica, dove vengono studiate molecole a base di rutenio con proprietà antitumorali. Chi controlla la produzione mondiale La produzione mondiale di rutenio è concentrata in pochi paesi, rendendo la sua catena di approvvigionamento particolarmente sensibile a fattori geopolitici. La Russia e il Sudafrica detengono la quota maggiore di estrazione e raffinazione, mentre altre aree, come il Nord America e in parte l’Australia, contribuiscono in maniera minore. Questa concentrazione geografica comporta il rischio di oscillazioni nei prezzi e nelle disponibilità, motivo per cui l’Unione Europea e altri blocchi economici monitorano attentamente il mercato dei platinoidi. Le grandi multinazionali del settore minerario, che già operano nel campo del platino e del palladio, sono anche i principali attori della produzione di rutenio. Il riciclo del rutenio: sfide, tecniche e opportunità nell’economia circolare Il rutenio, a causa della sua scarsità e del suo elevato valore, non può essere considerato un materiale di uso “usa e getta”. Proprio per questo motivo, le strategie di recupero e riciclo assumono un peso centrale, non soltanto per garantire continuità alle filiere produttive che lo impiegano, ma anche per ridurre l’impatto ambientale legato alla sua estrazione e lavorazione primaria. A differenza di altri metalli diffusi in natura, il rutenio è presente solo in quantità infinitesimali e quasi sempre come sottoprodotto della raffinazione del platino o del nichel. Di conseguenza, ogni grammo recuperato attraverso il riciclo diventa un contributo significativo sia in termini economici sia in termini di sostenibilità. Le fonti principali di rutenio riciclabile Il rutenio può essere recuperato da diverse matrici: - Catalizzatori esauriti: molti processi chimici e petrolchimici utilizzano catalizzatori a base di rutenio. Una volta terminato il ciclo di vita, questi materiali rappresentano una riserva preziosa di metallo recuperabile. - Componenti elettronici dismessi: resistenze a film spesso, contatti elettrici e altri microcomponenti contengono tracce di rutenio che, se opportunamente trattate, possono essere estratte. - Scarti industriali di lavorazione: polveri, fanghi e residui derivanti dai processi di produzione e di raffinazione dei platinoidi contengono percentuali di rutenio che non devono essere disperse. Queste fonti secondarie hanno una concentrazione di metallo spesso superiore a quella dei giacimenti naturali, rendendo il riciclo non solo conveniente ma anche imprescindibile per la sicurezza dell’approvvigionamento. Le tecniche di recupero del rutenio Il riciclo del rutenio non è semplice, perché richiede processi chimici e metallurgici sofisticati, in grado di separarlo da metalli simili come platino, palladio o iridio. Le tecniche più diffuse sono: - Processi idrometallurgici: prevedono l’uso di soluzioni acide e ossidanti in grado di sciogliere le leghe contenenti rutenio. Successivamente, tramite processi di precipitazione selettiva o estrazione con solventi, il metallo viene isolato e concentrato. - Processi pirometallurgici: si basano sull’uso di alte temperature per fondere i materiali di scarto e separare il rutenio attraverso reazioni di ossidazione e riduzione controllata. - Recupero da catalizzatori: spesso si impiega una combinazione di ossidazione termica e dissoluzione chimica, per poi ridurre il rutenio a forma metallica o a composti purificati pronti per un nuovo impiego industriale. Una delle difficoltà maggiori è che il rutenio, a differenza del platino o del palladio, può assumere diversi stati di ossidazione e formare composti complessi, che richiedono metodologie mirate per essere ricondotti al metallo puro. Innovazioni tecnologiche nel riciclo del rutenio Negli ultimi anni, la ricerca scientifica ha cercato di rendere i processi di recupero più sostenibili. Tecniche avanzate di bio-lisciviazione, che sfruttano microrganismi per dissolvere i metalli preziosi, stanno emergendo come alternative meno impattanti rispetto all’uso intensivo di acidi forti. Allo stesso modo, l’impiego di nuove tecnologie di separazione a membrana e di estrazione ionica promette di migliorare le rese e ridurre i costi energetici. Un aspetto cruciale riguarda anche la tracciabilità: molti produttori stanno investendo in sistemi di identificazione e raccolta mirata dei componenti contenenti rutenio, così da non disperderlo nella filiera dei rifiuti elettronici. I vantaggi ambientali ed economici del riciclo Il riciclo del rutenio ha un duplice beneficio. Da un lato, evita l’impatto ambientale legato all’attività mineraria primaria, che richiede enormi quantità di energia e comporta la produzione di rifiuti tossici. Dall’altro, garantisce un approvvigionamento più stabile e meno dipendente dalle oscillazioni geopolitiche che caratterizzano i paesi estrattori. Recuperare il rutenio dagli scarti industriali significa anche ridurre il rischio di dispersione di metalli pesanti nell’ambiente, contribuendo alla tutela degli ecosistemi. Il rutenio come metallo riciclabile all’infinito Uno dei punti di forza del rutenio, così come degli altri metalli del gruppo del platino, è che non perde le proprie proprietà durante i cicli di riciclo. Ciò significa che può essere reimmesso più volte nei processi produttivi senza alcuna perdita di qualità. Questa caratteristica lo rende perfettamente compatibile con i principi dell’economia circolare, in cui il concetto di rifiuto viene superato e le risorse preziose restano in circolo nel sistema industriale. Prospettive future del riciclo del rutenio Con l’aumento della domanda in settori come le celle a combustibile, le leghe avanzate e i composti farmaceutici, il fabbisogno di rutenio è destinato a crescere. Per questo motivo, le tecniche di recupero diventeranno sempre più strategiche e integrate nelle catene del valore industriale. È prevedibile che, nei prossimi anni, i paesi con maggiore capacità tecnologica investiranno non solo nell’estrazione mineraria, ma soprattutto nel potenziamento delle infrastrutture per il riciclo. In questo scenario, l’Europa ha un’opportunità importante per ridurre la propria dipendenza dall’importazione di metalli critici e diventare un hub per il recupero e la rigenerazione dei platinoidi, tra cui il rutenio. Impatto strategico e prospettive future Con la crescita della domanda di materiali avanzati per l’elettronica, la mobilità elettrica e la chimica verde, l’importanza del rutenio è destinata ad aumentare. Tuttavia, la sua disponibilità limitata e il controllo da parte di pochi paesi produttori rappresentano sfide significative. La ricerca scientifica è orientata verso due direzioni principali: da un lato, sviluppare processi industriali che impieghino quantità sempre più ridotte di rutenio, dall’altro incrementare i sistemi di riciclo per recuperarlo dagli scarti. È proprio in questo equilibrio tra domanda crescente e sostenibilità ambientale che si giocherà il futuro di questo metallo raro ma indispensabile.© Riproduzione Vietata
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