Come avviene il processo di Devulcanizzazione per il Riciclo degli Pneumatici

di Marco Arezio

Se pensiamo che ogni macchina, moto, camion, corriera o qualsiasi altro mezzo su ruote impiega gli pneumatici per un periodo medio di 1-2 anni, per poi sostituirli con nuove coperture, possiamo incominciare a capire quanti pneumatici usati ci possono essere nel mondo.

Se poi facciamo un rapido conto di quanti milioni di mezzi su ruote circolino sulla terra, possiamo facilmente moltiplicare il numero di mezzi per il numero medio degli pneumatici che montano, ottenendo un numero strabiliante.

Questo numero strabiliante ogni 1-2 anni esprime i rifiuti, sotto forma degli pneumatici esausti, con cui dobbiamo fare i conti, rifiuti che se non trattati correttamente e rimessi in circolo, gravano pericolosamente sull’ambiente.

Se raccolti e gestiti correttamente gli PFU (gli pneumatici esausti) possono però diventare una risorsa perché al loro interno contengono gomma, acciaio e fibre tessili che attraverso un processo di riciclo possono generare materie prime seconde.

In particolare, i polverini e granuli di gomma ottenuti dalla riduzione volumetrica degli pneumatici, se sottoposti ad azione meccanica, chimica, termica o irradiati con ultrasuoni, subiscono un processo definito devulcanizzazione, con risultati variabili in funzione del materiale di partenza e della tecnologia utilizzata, come riportato da uno studio recente del dipartimento di ingegneria meccanica e strutturale dell’Università di Brescia.

Esso permette di riottenere una materia prima seconda attraverso la rottura dei legami creati tra le catene polimeriche durante la fase di vulcanizzazione.

Questo processo della gomma costituente gli pneumatici non è solo un potenziale metodo di riciclo degli stessi, ma rappresenta, allo stato attuale, l’approccio più promettente per risolvere le difficoltà legate al problema di impatto ambientale causato dalle enormi quantità di pneumatici a fine vita.

Attraverso il processo definito devulcanizzazione la gomma viene riportata ad una struttura chimica vicina a quella dell’elastomero di partenza; questo ne permette l’aggiunta alle normali mescole.

La devulcanizzazione, in genere, è effettuata in autoclave mediante processi termochimici sfruttando l’azione congiunta di temperatura, pressione ed additivi chimici.

La composizione delle gomme riciclate è molto simile a quella del materiale vergine di provenienza.

Sotto forma di granulato o polverino, può entrare a far parte delle mescole utilizzate dall’industria per numerose applicazioni.

Il concetto di “economia circolare” assume attualmente una valenza predominante in quanto le sostanze di cui sono fatti i prodotti saranno sempre più trattate come una risorsa uguale alle materie prime e non più solamente smaltite.

La prospettiva è quindi mirata alla valorizzazione delle attività finalizzate al riutilizzo degli pneumatici a fine vita (PFU).

LA DEVULCANIZZAZIONE

La devulcanizzazione è il processo attraverso cui si cerca di scindere i legami chimici tra gomma e zolfo, creati grazie alla vulcanizzazione, e responsabili delle proprietà elastiche e di resistenza meccanica che fanno della gomma un materiale molto apprezzato.

La devulcanizzazione prevede l’utilizzo di processi chimici, termici e meccanici che risultano essere altamente inquinanti, in quanto potrebbero rilasciare gas tossici nell’ambiente; inoltre, richiedono un ingente consumo energetico.

A causa dell’utilizzo di additivi chimici o di alte temperature, c’è un elevato rischio che si rompano anche le catene polimeriche che costituiscono la gomma stessa, la quale verrebbe denaturata perdendo tutte le sue caratteristiche chimiche e fisiche.

In particolare, di seguito vengono elencate le diverse modalità attualmente utilizzate per tale processo:

Chimica: viene aggiunto al polverino di gomma una quantità di reagenti chimici a temperature e pressioni elevate specifiche. Una volta terminato il processo, i residui vengono risciacquati, filtrati ed asciugati per eliminare le eventuali impurità chimiche indesiderate.

Possono essere utilizzati diversi agenti devulcanizzanti e, a seconda della tipologia scelta e delle caratteristiche della materia prima impiegata, si otterranno delle diverse sostanze in uscita dal reattore.

Ad esempio, utilizzando disolfuri nel processo si potrebbe ottenere la formazione di idrogeno solforato (H2S), metile o altri tioli (composti organici assimilabili ad alcoli in cui l'atomo di ossigeno è stato sostituito da un atomo di zolfo, aventi quindi formula generale R-SH: il gruppo funzionale SH viene denominato sia come gruppo tiolo che come gruppo solfanile).

Poiché la produzione di pneumatici utilizza ossido di zinco e carbonato di zinco, la devulcanizzazione chimica potrebbe anche produrre particelle metalliche sospese nell'aria; pertanto prima del rilascio in atmosfera è necessario prevederne un trattamento specifico.

Ultrasuoni: in tale metodologia i residui vengono caricati in testa ad una tramoggia e successivamente introdotti in un estrusore che tramite un’azione meccanica riscalda ed ammorbidisce la gomma.

Successivamente il materiale viene sottoposto all’azione di onde ultrasoniche con un’esposizione di pochi secondi. L’attività sinergica dell’energia ultrasonica, del calore, della pressione e dell’azione meccanica contribuisce alla devulcanizzazione della gomma.

La temperatura raggiunta in questo processo è di circa 110°C quindi si genererà una minore emissione di vapore e dal momento che non vengono utilizzati additivi chimici per rompere i legami dello zolfo formati nella vulcanizzazione, non si verificheranno nemmeno pericolose emissioni in atmosfera. Tuttavia, i residui gassosi verranno comunque trattati con filtri a carboni attivi.

Microonde: questa metodologia utilizza l’energia controllata a microonde per devulcanizzare gli elastomeri contenenti zolfo.

Il materiale da sottoporre a tale processo deve essere sufficientemente polare da poter accettare energia ad una velocità tale da poter generare il calore necessario per devulcanizzare la gomma.

Biologica: vengono utilizzati determinati microorganismi per attaccare i legami di zolfo formatisi durante la vulcanizzazione della gomma naturale.

Il tempo di contatto biologico necessario per tale processo è variabile tra i 10 e poche centinaia di giorni.

Detti microrganismi essendo dotati di vie metaboliche desolforanti riescono ad effettuare una rottura selettiva dei ponti zolfo presenti nella gomma vulcanizzata, senza intaccare la catena polimerica.

I microrganismi impiegati, infatti, sono dotati di pathway metabolici, in cui specifici enzimi intervengono in maniera selettiva a catalizzare la rottura dei legami carbonio-zolfo e zolfo-zolfo della gomma, senza intaccare i polimeri costituitivi dell’elastomero stesso, il quale quindi non viene distrutto.

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