Sistemi Avanzati per il Recupero dei Rifiuti

Obiettivo

Realizzare una piattaforma collaborativa fondativa e sostanziale per lo sviluppo del programma di Veneto Green Cluster Dimostrare l’ampiezza degli ambiti di ricerca e innovazione che possono essere affrontati potenzialmente dalla RIR, conducendo a fattor comune le informazioni oggi disseminate in moltissimi ambiti e contesti nazionali o internazionali, quale prerogativa per ogni iniziativa credibile e sistemica nel settore.

 

Bando di riferimento

ASSE 1 “RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”

Azione 1.1.4 – Bando per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati dai Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali.

Risultati

AZ 1.1: Sviluppo della tecnologia Informativa di base del Portale (CMS) e dei Servizi

AZ 1.2: Ricerca documentale, popolazione del database e indicatori (KPI)

Il risultato di queste azioni infrastrutturali è stata la configurazione di una piattaforma digitale a supporto della ricerca non intesa come un evento ma come un processo, quale risultato di collaborazioni interdisciplinari che investono i campi della Ricerca, del Project Management, della Tecnologia. La piattaforma è stata concepita assicurando, in particolare:

  • la scalabilità dimensionale: il sistema può crescere nel numero di Innovators;
  • la scalabilità infrastrutturale: il sistema può essere potenziato nella sua infrastruttura per rispondere meglio alle esigenze di velocità di risposta;
  • la scalabilità dei temi di ricerca in diversi ambiti oltre quello dell’Economia Circolare.

La piattaforma pubblicamente accessibile denominata “ICER Portale di Innovazione e Ricerca e dell’economia circolare” è raggiungibile, nell’attuale versione, all’indirizzo web https://www.icer-grp.com/index.php/it/.

I risultati tecnici posti alla base dello sviluppo di ICER sono riportati di seguito:

  1. supportare i gruppi di ricerca (Innovators) nella gestione dei loro progetti;
  2. pubblicare i risultati delle ricerche degli Innovators che decidono di mettere a disposizione il loro lavoro;
  3. supportare una modalità di interazione/comunicazione tra gli Innovators e gli utenti della piattaforma;
  4. pubblicare informazioni sui temi della gestione dei rifiuti, dell’Economia Circolare e in generale sull’ambiente;
  5. pubblicare informazioni di carattere istituzionale e specialistico ICER Portal rappresenta il terminale informativo dell’investimento in ricerca proposto da Veneto Green Cluster sul tema dell’Economia Circolare.

Tutti i progetti promossi da Veneto Green Cluster saranno quindi gestiti e pubblicati in ICER Portal.

Il gruppo di lavoro è stato costituito da computers Services and Technologies srl, Elite Ambiente srl, Chimicambiente srl, coordinato dal DSMN dell’Università Cà Foscari di Venezia.

 

AZ 2.1: Valorizzazione delle scorie di acciaierie

I rifiuti generati dall’industria siderurgica causano un forte degrado ambientale. In Europa vengono prodotte 4.8 milioni di tonnellate annue di scoria di fusione e solo in Veneto ne vengono prodotte 300.000 tonnellate all’anno. Considerato che l’attuale destinazione è la discarica diventa molto importante per le industrie che sono coinvolte nella produzione dell’acciaio cercare metodi che garantiscano lo smaltimento e il riciclaggio sicuri dei rifiuti. Il costo della gestione dei rifiuti (20-30 €/ton) ha inoltre un impatto negativo nel loro piano aziendale. Riscontrata l’esigenza di valorizzazione tale scarto, sono state coinvolte due acciaierie e una fonderia di ghisa (Acciaieria Beltrame Spa, Acciaieria Safas Spa, Fonderia Corrà Spa) e sei end-user del mercato dell’edilizia (Metalco Srl, Sipe Spa, Novaedil Srl, Finbeton Srl, Ferrari Bk Srl, Sima Srl).

Nel corso del 2018 e 2019 le “scorie di fusione” dell’acciaio e della ghisa sono state studiate per ottimizzarne la loro reattività come leganti idraulici. Tali rifiuti si caratterizzano per una composizione ricca di CaO, MgO e SiO2, un rapporto tra tali elementi >1 e la formazione durante il raffreddamento di fasi amorfe che inertizzano il rilascio di elementi inquinanti.

Da Aprile 2019 l’attività si è orientata nella conversione da rifiuto a sottoprodotto senza interferenza di rilievo nel processo siderurgico. Nelle attività sono state, quindi, introdotte le collaborazioni con l’associazione di categoria Assofond, con l’Ente di certificazione CNR-ITC e con l’Ente Pubblico ARPAV, al fine di soddisfare le richieste autorizzative di gestione del rifiuto e le certificazioni a marchio CE del materiale.

La valorizzazione massima di tali materiali si è ottenuta con la loro applicazione in matrici geopolimeriche ossia formulazioni alternative e concorrenziali al cemento Portland. Ad oggi materiali e soluzioni alternative al cemento, come i geopolimeri, esistono ma non riescono ad entrare nel mercato dell’edilizia per il prezzo elevato e per la mancanza di applicazioni consolidate che garantiscono l’affidabilità del prodotto.

L’utilizzo di rifiuti valorizzati nelle formulazioni cementizie può diventare un vantaggio competitivo nel costo finale del materiale.

Il gruppo di lavoro è stato coordinato da Opigeo srl e da CIRCE – Centro Interdipartimentale dei leganti idraulici e cementizi dell’Università di Padova.

AZ 2.2: Recupero e riciclo del cartongesso in edilizia

È stata analizza l’intera filiera produttiva considerando il mercato potenziale delle nuove metodologie messe a punto e il ciclo di lavorazione in ottica del raggiungimento della circolarità dell’intero processo e della commercializzazione del cartongesso recuperato e valorizzato. Specificatamente sono state analizzate due tipologie di cartongesso di scarto: “Standard” e “Armato”. Per la facilità di lavorazione e la composizione è stato deciso di procedere con i test di nobilitazione partendo da cartongesso standard. Il gesso recuperato è stato nobilitato con due tipologie di trattamento: conferimento di proprietà fotocatalitiche e deposizione di coating antimicrobici. Il gesso fotocatalitico è ottenuto per miscelazione del gesso di recupero con TiO2, il processo di produzione è stato ottimizzato in base all’effetto catalitico osservato e alla qualità delle lastre di prova. Il valore ottimale di TiO2 per caratteristiche meccaniche delle lastre e per efficienza delle proprietà fotocatalitiche è il 3% in peso rispetto al gesso. Le caratteristiche fotocatalitiche impartite al gesso hanno lo scopo di diminuire il carico di inquinanti presenti nell’ambiente attraverso reazioni che avvengono sulla superficie delle lastre grazie alla luce. La deposizione di coating antimicrobici/antimuffa è adottata per conferire proprietà antimicrobiche alle lastre di cartongesso di recupero.

L’innovazione del trattamento testato nel progetto è duplice: l’ottenimento di lastre di cartongesso che contrastano la comparsa e il propagarsi di muffe e la tecnologia testata in cui l’agente antimicrobico è permanentemente ancorato alla superficie delle lastre. L’importanza delle tipologie di nobilitazione testate riguarda la necessità di migliorare la salubrità degli ambienti, intesa ad ampio spettro nel progetto come qualità dell’aria e assenza di contaminazioni da muffe. I trattamenti sono stati anche testati in combinazione per ottenere un effetto sinergico dalle due tecnologie e le lastre di cartongesso di recupero con proprietà fotocatalitiche e antimicrobiche sono state analizzate per verificare l’efficacia dei trattamenti.

Studi preliminari di LCA hanno permesso di valutare i parametri che dovranno essere vagliati nelle future fasi di implementazione delle tecnologie. Si sono aperti nuovi scenari per la riqualificazione del cartongesso di scarto e poste le basi per future collaborazioni tra i partner di rete per l’implementazione delle tecnologie sviluppate.

Il gruppo di lavoro è stato coordinato dal DSMN dell’Università Cà Foscari di Venezia e costituito da Elite Ambiente srl, Chimicambiente srl, Studio Gallian sas, Crossing srl e il Consorzio Artigiano Tutela Ambiente e Sicurezza per una consulenza su ambiente e sicurezza lavoro.

AZ 2.3: Valorizzazione FORSU per impianto integrato “biogas e alghe”

La sperimentazione sull’impianto pilota realizzato da Berica Impianti Energia srl ha dimostrato le buone performance della digestione anaerobica da FORSU. La produzione di biogas è stata di circa 25mc al giorno con un contenuto di metano di circa il 60% in volume, sviluppando una potenza di circa 6,4 kWe. Il grande vantaggio dell’impianto pilota è rappresentato dalla sua compattezza, che lo rende facilmente trasportabile in prossimità di piccoli centri urbani (o presso allevamenti zootecnici di piccola/media entità), per una gestione e valorizzazione locale dei rifiuti in biogas tramite digestione anaerobica. L’innovazione del progetto, pertanto, consiste proprio nell’evitare il trasporto dei rifiuti, prodotti nei piccoli centri urbani, verso l’impianto full scale di digestione anaerobica più vicino. La produzione di intermedi di reazione come gli acidi grassi volatili (VFA) è stata ottimizzata in un processo di digestione anaerobica a due fasi, ovvero isolando lo stadio di fermentazione acidogenica da quello di metanazione. Gli elevati rendimenti ottenuti in termini di VFA prodotti a partire da FORSU gettano le basi per nuove possibili sperimentazioni maggiormente focalizzate sulla produzione di questi intermedi ad elevato valore di mercato.

La ricerca è stata coordinata e sviluppata dal Dip. Biotecologie dell’Università degli Studi di Verona e dal DAIS dell’Università Cà Foscari di Venezia. La sperimentazione relativa alla coltivazione di microalghe coordinata dal Centro Studi Levi Case dell’Università degli Studi di Padova, ha dimostrato la possibilità di produrre biomassa utilizzando la frazione liquida del digestato e la CO2 contenuta nei fumi prodotti dal cogeneratore, pur evidenziando i limiti legati alla torbidità del substrato, che necessita pertanto una chiarificazione/diluizione. La produttività ottenuta è risultata compresa tra 7-12 g per metro quadro al giorno, associata ad una parziale rimozione di nutrienti (azoto e fosforo) dal digestato. La biomassa prodotta potrebbe trovare impiego come biofertilizzante, oppure essere riciclata al digestore per aumentarne la resa metanigena. Tali applicazioni potrebbero quindi costituire l’oggetto di un nuovo studio.

Al gruppo di lavoro ha partecipato Elite Ambiente srl.

AZ 2.4 Recupero plastiche eterogenee per asfalti modificati

Dall’analisi preliminare condotta in laboratorio, si è evinto che la plastica eterogenea di recupero può essere impiegata come additivo plastico nelle miscele bituminose per la produzione di asfalto avente caratteristiche prestazionali. La plastica eterogenea di scarto, destinata al termovalorizzatore, conferisce alla pavimentazione stradale una buona resistenza all’usura e all’invecchiamento grazie ai valori di densità e all’indice dei vuoti paragonabili a quelli dell’asfalto tradizionale.

La granulometria della plastica (< 4 mm) e la percentuale di aggiunta tipica di quella degli additivi (4% in peso rispetto il bitume) permette un’amalgamazione dei vari componenti della miscela di asfalto tale da ridurne la percentuale dei vuoti e aumentarne la densità, permettendone una stesura e una resistenza più efficaci. Le misure condotte per i test di Marshall e i valori di ITC e di ITS confermano la resistenza all’usura e all’invecchiamento. Questi risultati sono dovuti a due fattori che agiscono simultaneamente. La plastica eterogenea, infatti, è composta da differenti tipologie di plastiche che presentano un punto di fusione diverso. Lavorando alla temperatura di 160°C, alcune plastiche fondono, comportandosi come un’agente modificante di binder, migliorando le proprietà di flusso della miscela bituminosa e, quindi, i valori del test di Marshall; la porzione non fusa, invece, rimanendo solida, riduce parzialmente la percentuale di vuoti nel bulk dell’asfalto, migliorando la resistenza alla deformazione permanente ed evitando il cracking prematuro della pavimentazione stradale. Dalla produzione di un batch di 6 t e dalla sua stesura in campo, invece, è stato possibile verificare le emissioni in atmosfera della miscela bituminosa per valutarne l’impatto ambientale. Le emissioni sono in conformità ai valori massimi definiti dalla legge italiana e sono migliorativi rispetto i valori di emissione dell’asfalto tradizionale. L’asfalto modificato è stato inoltre sottoposto a test di leaching. Con questo test si evidenzia l’eventuale inquinamento dell’acqua da parte della pavimentazione stradale. La prova non ha evidenziato alcun dato importante di rilascio, confermando ulteriormente il limitato impatto ambientale della miscela bituminosa arricchita con la plastica di recupero.

Il gruppo di lavoro è stato coordinato dal DSMN dell’Università Cà Foscari di Venezia, hanno collaborato le imprese IFAF spa, Elite Ambiente srl, Chimicambiente srl, Crossing srl, Studio Gallian sas.

 

AZ 2.5: Recupero molecole bioattive da scarti di frutta

Nella produzione di preparazione a base frutta della linea FiordiFrutta (prodotto leader del mercato delle confetture e core business dell’azienda Rigoni di Asiago) la frutta caratterizzante è utilizzata in parte tal quale ed in parte trasformata in purea. Dalla setacciatura della frutta si ottiene un residuo di lavorazione che si presenta secondo la varietà di frutta considerata come • un residuo umido composta da bucce, polpa e semi • un residuo più secco composto principalmente di semi Questi residui sono ad oggi destinati al compostaggio. Per la natura stessa degli scarti, abbiamo sempre pensato che potessero essere in realtà ricchi di sostanze bioattive tipiche delle varietà di frutta considerate.

Questo progetto ha dimostrato a pieno – la possibilità di recuperare questi residui dalla produzione – la loro composizione in metaboliti secondari – molecole bioattive (vedi lavoro svolto dal dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona gruppo della Prof.ssa Flavia Guzzo) – la loro attività biologica molto importante (vedi relazioni della società Diamante); tra queste l’attività antiossidante e l’inibizione degli enzimi MAO B. Ricordiamo che le sostanze antiossidante sono molto importanti per contrastare i radicali liberi e proteggere l’organismo dagli stress ossidativi mentre gli inibitori delle MAO sono stati proposti come potenziali agenti di protezione del sistema nervoso centrale.

Tutto questo ha confermato la possibilità ma soprattutto l’interesse a recuperare i residui di lavorazione per il loro utilizzo come nuova risorsa per la progettazione di prodotti alimentari innovativi attraverso la valorizzazione delle molecole bioattive ad alto valore aggiunto contenute in tali matrici.

La conclusione del progetto ha visto la Rigoni di Asiago impegnata nella progettazione di 2 prototipi di nuovi prodotti: – una preparazione di frutta in particolare FiordiFrutta Mirtilli Neri arricchita in fitocomplessi derivati dai residui di lavorazione – barrette di frutta sviluppate interamente con i residui di lavorazione della frutta Inoltre, alla luce dei risultati ottenuti, soprattutto in termini di analisi metabolomica e attività biologica, siamo convinti che l’utilizzo di tali residui di lavorazione possano rappresentare delle materie prime molto interessanti anche per altri settori industriali. Tra questi possiamo sicuramente citare i settori della nutraceutica e della cosmesi.

Il gruppo di lavoro è stato costituito da Rigoni di Asiago srl. Il Dip. di Biotecnologie dell’Università degli Studi di Verona, dal Dip. Scienze Biomediche dell’Università degli Studi di Padova e Elite ambiente srl.

AZ 3.1: Applicazioni E-Lca, S-Lca, Lcc

In relazione all’ampia casistica offerta dal progetto, sono state eseguite diverse analisi di Life Cost Analisys, Life Cycle Costing e di Social LCA in funzione dell’interesse scientifico dei risultati emergenti dai singoli progetti dimostratori:

1) AZ.2.1 Valorizzazione scorie acciaierie in edilizia – Analisi effettuate: LCA e LCC

2) AZ.2.2 Recupero e riciclo cartongesso in edilizia – Analisi effettuate: LCA

3) Az.2.3. Valorizzazione FORSU per impianto integrato “biogas ed alghe” – Analisi effettuate: LCA e SLCA

4) Az.2.4. Recupero plastiche eterogenee per asfalti modificati- Analisi effettuate: LCA e LCC

 

Scheda diffusione dei risultati

Informazioni Progetto

Costo: € 2.420.056,82
Finanziamento: € 2.021.179,23

Ambito RIS3: Sustainable Living, Smart Manifacturing

Altri ambiti di interesse: Chimica Verde, Energia, Fabbrica Intelligente

 

Durata Progetto

Inizio: 06/11/2017
Fine: 31/03/2021

Altre informazioni

Regione del Veneto – POR FESR 2014-2020
ASSE 1 “RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”
Azione 1.1.4 – Bando per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati dai Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali.