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Tecnologie e Metodi Avanzati peril Recupero e il Riciclo dei Materiali

Presentazione del corsoIntroduzione

recupero riciclo: riuso/recupero di funzioni – recupero di

materia e/o di energia materiali compositi

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Introduzione

Per riciclo si intende tutto l'insieme di strategie volte arecuperare i rifiuti per riutilizzarli evitando di smaltirliin altro modo.

Il riciclo comprende: Recupero di materiali che possono essere utilizzati in nuovi

processi produttivi Recupero di energia, attraverso ad esempio la combustione

dei rifiuti Riutilizzo di materiali, ossia l’uso di un rifiuto con le stesse

funzioni del prodotto di partenza

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IntroduzioneFlusso globale di materiale

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Il simbolo universale del riciclo

La prima freccia indica la separazione alla sorgente, ad esempio larimozione del materiale dai rifiuti e la consegna per la successivaraccolta in contenitori specializzati (ad es.: lattina separata dalconsumatore e immessa negli appositi contenitori per la raccoltadifferenziata).La seconda freccia simboleggia il trattamento del materiale (ad es.: lelattine vengono prelevate dal gestore della raccolta e vengonocompresse e vendute a una fonderia di alluminio, dove vengono prodottinuovi fogli di alluminio per la produzione di nuove lattine).La terza freccia rappresenta la reimmissione del nuovo prodotto sulmercato (ad es.: il consumatore acquista la nuova lattina).

Introduzione

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Gestione del problema dei rifiuti

La gestione dei rifiuti comprende i seguenti aspetti:

La riduzione alla fonte della produzione dei rifiuti, agendosu progettazione, produzione e commercializzazione deibeni, diminuendo le quantità di rifiuto da destinare allosmaltimento finale.

Il recupero di materia e/o di energia e il riutilizzo degliscarti.

Il corretto smaltimento dei rifiuti non recuperabili(pericolosi, contenenti sostanze tossiche, nocive, ecc.)

Il miglioramento degli altri sistemi di trattamento e/osmaltimento, come ad esempio inceneritori, impianti dicompostaggio e discariche.

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La classificazione dei rifiuti

Rifiuti domestici anche ingombranti provenienti da locali eluoghi adibiti ad uso di civile abitazione

Rifiuti non pericolosi provenienti da locali e luoghi adibitiad usi diversi dai precedenti (…)

Rifiuti provenienti dallo spazzamento delle strade Rifiuti di qualunque natura e provenienza giacenti sulle

strade ed aree pubbliche o sulle strade ed aree privatecomunque soggette ad uso pubblico o sulle spiaggemarittime e lacuali e sulle rive dei corsi d’acqua

Rifiuti vegetali provenienti da aree verdi quali giardini,parchi e aree cimiteriali

Rifiuti Urbani

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La classificazione dei rifiuti

Rifiuti da attività agricole e agro-industriali Rifiuti derivanti da attività di demolizione, costruzione, nonché i

rifiuti pericolosi che derivano da attività di scavo Rifiuti da lavorazioni industriali Rifiuti da lavorazioni artigianali Rifiuti da attività commerciali Rifiuti da attività di servizio Rifiuti derivanti dalle attività di recupero e smaltimento di rifiuti, i

fanghi prodotti dalla potabilizzazione e da altri trattamenti delleacque e dalla depurazione delle acque reflue e da abbattimento difumi

Rifiuti derivanti da attività sanitarie Macchinari e apparecchiature deteriorati e obsoleti Veicoli a motore, rimorchi e simili fuori uso e loro parti Combustibile derivato da rifiuti Rifiuti derivati dalle attività di selezione meccanica dei rifiuti solidi

urbani

Rifiuti Speciali

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La classificazione dei rifiuti

Imballaggi e rifiuti di imballaggio Rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) Rifiuti sanitari Veicoli fuori uso Prodotti contenenti amianto Pneumatici fuori uso CDR (combustibile da rifiuti) e CDR-Q (combustibile da

rifiuti di qualità elevata) Rifiuti derivanti da attività di manutenzione delle

infrastrutture Rifiuti prodotti dalle navi e residui di scarico Rifiuti di origine animale Oli usati Fanghi provenienti da processi di depurazione di acque

reflue

Categorie particolari di rifiuti

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Selezione

La "raccolta differenziata" facilita il riciclo deimateriali, in quanto consente di selezionare frazionimerceologiche omogenee destinate al riutilizzo erecupero di materie prime.

La selezione dei materiali da riciclare può essereeseguita meccanicamente o manualmente in base allatipologia dell’impianto. L’attività di selezione permettedi eliminare eventuali frazioni estranee.

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Tecnologie di riduzione didimensioni

DismantlingCrushingGrindingRegrindingShreddingAttritioning

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Tecnologie di separazione

Density SeparationDensity Media SeparationDynamic Density SeparationOptical SortingElectrostatic SeparationTriboelectric SeparationEddy current SeparationMagnetic Separation SystemUniversal Product Code ScanningSolvent SeparationSoftening Point SeparationFroth Flotation SeparationSize Classification

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Materiali compositi

Molti beni di consumo sono costituiti da combinazionicomplesse di diversi materiali, difficilmente separabilitra loro.Ad esempio:

gli autoveicoli, che sono fabbricati con differenti materiali(metalli, materie plastiche, gomma, ecc.)

i televisori e i calcolatori elettronici, i cui video contengonoelementi che impediscono la riutilizzazione del vetro pertutti gli impieghi

Le operazioni di trattamento per il recupero di talimateriali sarebbero facilitate se, già in fase diprogettazione, si prevedesse la separabilità dellediverse componenti

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Materiali Riciclabili

Esempi di materiali che possono essere riciclati: Carta e Cartone Vetro Alluminio Plastica Materiali ferrosi Materiale Organico Inerti misti da costruzione Beni durevoli Legno Batterie per auto trazione Pile scariche Oli usati

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Carta e Cartone

Carta e cartone sono materialidiffusissimi nel mondo moderno, esono utilizzati per gli scopi piùdiversi: libri, riviste e giornali; carta, cartoncino e cartone impiegati

negli imballaggi; carta per usi igienici; carta moneta; rivestimento delle pareti (carta da

parati); cartongesso.

In Italia il Consorzio che si occupadel riciclo e il recupero degliimballaggi di origine cellulosica è ilComieco (Consorzio NazionaleRecupero e Riciclo degli Imballaggia base Cellulosica).

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Carta e Cartone

Carta e cartone si ricavano dallacellulosa, ossia la componentefibrosa che si estrae dal legno deglialberi e di altre specie vegetali oanche dal riciclo di carta e cartoniusati.Di fatto più del 50% della carta e delcartone immessi al consumo inItalia viene raccolta e riciclata, econcorre alla produzione di nuovacarta e di nuovo cartone.

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Carta e Cartone

I mezzi destinati a svuotare icontenitori della raccoltadifferenziata trasportano lacosiddetta “carta da macero”presso la “piattaforma di selezione”La piattaforma di selezione è unluogo di raccolta dove gli operatorieliminano il materiale estraneocome ferro e plastica e suddividonoper tipologie la carta che viene fattascorrere su un nastro trasportatore.La carta selezionata viene pressatae legata in grosse balle perottimizzarne la movimentazione e iltrasporto. La piattaforma diselezione trasferisce il materialecellulosico alla cartiera.

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Carta e Cartone

Nelle cartiere si ricicla il maceroproveniente dalla raccoltadifferenziata.Il materiale cellulosico finisce nelpulper, dove le fibre della cartavengono distaccate in acqua.Gli impasti per i diversi strati delcartone sono avviati alla “macchinacontinua” dove si formano i fogli dicarta che vengonosuccessivamente accoppiati,disidratati e asciugati.Carta e cartoncino sono avvolti ingrandi bobine, poi le ribobinatrici ele taglierine producono rotoli oformati di svariate misure che lecartiere forniscono su ordinazionealle cartotecniche.

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Carta e CartoneProcesso di riciclo della carta

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Vetro

Il vetro ha origini antichissimeed è prodotto fondendo adelevate temperature sabbiespeciali con l'aggiunta di soda.Riciclare il vetro permettequindi di:

ridurre le attività di cava, evitare la produzione dei

residui tossici della fusione, risparmiare energia.

In Italia il Consorzio che sioccupa del riciclo del vetro è ilCo.Re.Ve. (Consorzio RecuperoVetro).

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Vetro

Una volta raccolti in mododifferenziato, i prodotti di vetro(bottiglie barattoli, vasetti ecc.)vengono selezionati e ripuliti daelementi estranei in impiantiprogettati appositamente.

Vetro piano Vetro di contenitori

Il vetro viene separato on-line percolore (ad es.: incolore, verde emarrone).

Quindi nelle vetrerie il vetro vienefuso e rimodellato in nuovi oggetti.

L'igienicità del vetro permette, oltreal riciclo, il riutilizzo.

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Vetro

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Alluminio

L'alluminio è uno dei materiali piùabbondanti in natura e possiedeuna serie di caratteristiche che lorendono particolarmente adatto allaproduzione di imballaggi:

● è impermeabile,● non lascia passare la luce,● non altera il gusto del contenuto● può essere riciclato un numero

infinito di volte senza perdere le suequalità originali.

Il grande vantaggio del riciclodell'alluminio risiede nel risparmioenergetico: fino al 95% dell'energianecessaria ad estrarre alluminiovergine dai minerali (ad esempio labauxite).

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Alluminio

Le lattine, le bombolette spray e glialtri contenitori in alluminio, dopoessere stati gettati nei cassonetti,sono trasportati a impianti dedicatial riciclaggio dell'alluminio.Dopo aver eliminato eventuali corpiestranei, i rifiuti vengono fusi perricavare lingotti di alluminio puro.I lingotti sono poi lavorati perottenere delle lamine da utilizzareper la produzione di nuovicontenitori o altri oggetti.In Italia il C.I.A.L. è il consorzio chesi occupa dell'avvio al riciclaggiodei rifiuti in alluminio.

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Plastica

Il riciclaggio dei materiali plasticiassume un'importanza primaria sesi considera che la plastica èottenuta attraverso la raffinazionedel petrolio.L'esauribilità di questa risorsa e ilsuo alto costo di estrazionerendono necessario uno sforzocomune per aumentaresensibilmente la quota di plasticaottenuta dal processo diriciclaggio.La famiglia di materiali plasticiutilizzati per gli imballaggi e peraltri prodotti di uso quotidiano èpiuttosto ampia; per riconoscerli èsufficiente individuare il codicesull'etichetta o stampigliato a caldosul prodotto.

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Plastica

PET (polietilentereftalato)Questo polimero presenta:

elevate proprietà meccaniche, buona tenacità, buona resistenza termica e chimica, ottima trasparenza e brillantezza.

Viene utilizzato per la produzione di: bottiglie per acqua e bibite, flaconi per detergenti domestici, vassoi e blister termoformati, film di supporto per termoaccoppiati fibre (per abbigliamento, arredamento,

imbottiture, cordami, uso geotessile, ecc.), film per effetti decorativi e arti grafiche; lastre fotografiche e radiografiche; nastri audio e video.

Il PET riciclato viene utilizzato per laproduzione di nuovi contenitori, oppure,nel campo di applicazione delle fibre, siottengono imbottiture, maglioni, "pile",moquette, interni per auto, blister ereggette.

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Plastica

PP (polipropilene)

Le sue caratteristiche sono: buone proprietà meccaniche, buona resistenza chimica, elevata impermeabilità al vapore

acqueo.Sono numerosi i settori diapplicazione di questo polimero:

flaconi per detergenti e cosmetica, cassette, film orientati in sostituzione del

cellophane, sacchi industriali, mobili da giardino, fibre (corde e sacchi), articoli casalinghi, batterie paraurti auto.

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Plastica

PE (polietilene)Le sue caratteristiche sono:

buona resistenza meccanica erigidità,

resistenza agli acidi, alcali, soluzionisaline e vari solventi organici (es. olie benzine),

scarsa trasparenza (opaco).Viene utilizzato per la fabbricazionedi:

bottiglie e flaconi per alimenti, detergenti e agenti chimici, cassette e fusti, film di vari spessori per uso

agricolo, industriale, edile.Il PE riciclato, viene reimpiegatoper la realizzazione di nuovicontenitori per detergenti, oppuresacchi della spazzatura, film perimballaggio, manufatti perl'industria.

HDPE

LDPE

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PlasticaPVC (cloruro di polivinile)

Le sue caratteristiche sono: buona resistenza meccanica e chimica, elevata impermeabilità al vapore acqueo.

Sono numerosi i settori di applicazione diquesto polimero:

bottiglie e flaconi (circa il 6% della produzione dibottiglie per acque minerali non gasate),

blister termoformati, film flessibili, tubi, telai di finestre, tapparelle, guaine per cavi elettrici, finte pelli, giocattoli, parti di automobili e accessori biomedicali.

Il PVC riciclato, viene riutilizzato soprattutto nelsettore edile per la produzione di tubi, scarichiper l'acqua piovana, raccordi, passacavi.

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PlasticaPS (polistirene)

Le sue caratteristiche sono: elevata rigidità e trasparenza, buona resistenza all'urto, leggerezza, buon isolamento termico ed acustico.

Sono numerosi i settori diapplicazione di questo polimero:

scatole trasparenti, flaconi per medicinali e cosmetica, vaschette per yogurt e formaggi molli, imballaggi per alimenti (vaschette) ed

industriali (protezione interna), mobili, piatti e bicchieri monouso, pannelli isolanti e giocattoli.

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PlasticaSchema impianto riciclo del PET

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Plastica

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Materiali Ferrosi

Nella categoria dei rifiuti in metallorientrano una grande quantità diprodotti:

● tappi a vite e a corona di bottiglie● vasetti● imballaggi industriali● rifiuti ferrosi,● scatole regalo di dolciumi e biscotti● scatolame vario (lattine di tonno, pelati,

caffè ecc.).I rifiuti raccolti sono poi conferiti allefonderie ed alle acciaierie consociatenel per essere trasformate in nuoviprodotti.A partire dai rifiuti in metallo si possonoprodurre binari ferroviari, partimeccaniche, paratie navali, biciclette,ecc.In Italia il Consorzio che si occupa diquesti materiali è il C.N.A. (ConsorzioNazionale Acciaio)

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Materiale Organico

Oltre il 25% dei rifiuti urbani ècostituito da materiale organico,come scarti di cucina, fogliame,sfalci del giardino ecc.Si tratta di rifiuti biodegradabili che,grazie all'azione di microrganismi,nell'arco di alcuni mesi sitrasformano in compost, unconcime naturale adatto algiardinaggio e all'agricoltura.La produzione del compost dairifiuti organici può avvenire a livellodomestico o su grande scala.

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Inerti Misti da Costruzioni

I rifiuti inerti sono prodotti nelsettore dell'edilizia durante lademolizione di edifici o dipareti, solai, muri di cinta ecc.Il riciclaggio dei rifiuti inertiriguarda sia la cosiddettafrazione lapidea, ossia quellacomposta da mattoni, malte ecalcestruzzi; sia i singolimateriali contenuti nei rifiuticome residui ferrosi (travi inacciaio, tondini in ferro dolce,tubature, ecc.), legnosi (parti dipersiane, finestre, porte, travi inlegno ecc.).

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Inerti Misti da Costruzioni

La frazione lapidea può essereimpiegata in sostituzione degliinerti naturali come materiale diriempimento durante lapreparazione e l'esercizio dellediscariche, in opere di ripristinoambientale, per sottofondistradali, riempimenti cioè in usi"meno nobili" che richiedonomateriali di qualità inferiore.I materiali ferrosi, legnosi e dialtro tipo sono invece inviatialle rispettive filiere diriciclaggio.

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Inerti Misti da CostruzioniDiagramma di flusso impianto di riciclo

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Beni Durevoli

I beni durevoli, comeelettrodomestici, mobili,materassi, apparecchiatureelettroniche, sono composte divari materiali, alcuni dei qualiriciclabili ed altri inquinanti.I frigoriferi, ad esempio, oltre ametalli e plastica riciclabilipossono contenere rilevantiquantità di CFC, i gasresponsabilidell'assottigliamento dellostrato d'ozono.Allo stesso modo il tubocatodico di ogni televisore omonitor per computer contieneelementi pericolosi e inquinanticome fosforo, cadmio, zinco epiombo.

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Beni Durevoli

Grazie alle moderne tecnologieè possibile recuperare la quasitotalità dei materiali inquinanti oriciclabili contenuti nei benidurevoli.I CFC e gli oli dei frigoriferisono ad esempio estratti estoccati in contenitori stagniper essere avviati ai centri ditrattamento e condizionamento.I tubi catodici vengono invecescomposti in ambienti protettiin modo da evitare ladispersione delle sostanzeinquinanti nell'ambiente.Anche i materassi o i mobilipossono essere una fonte dilegno, metalli o stoffe riciclabili.

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Beni Durevoli

● Sviluppo di processi e logiche di controllo applicabili a un vastoassortimento di prodotti in alimentazione

● Elevata variabilità della composizione dei materiali● Disassemblaggio selettivo prima del trattamento in relazione al ciclo

di vita, agli obiettivi di sostenibilità, alla capacità di processo e agliaspetti economici

● Sistemi automatici per l’identificazione e la separazione di materialipericolosi

● Sviluppo di sistemi di riconoscimento 2D e 3D

Problematiche attuali

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Beni Durevoli

● Riduzione dei tempi di elaborazione delle informazioni morfologiche● Messa a punto di sistemi robotici in grado di operare separazioni

multioggetto

● Sistemi di identificazione automatica in grado di riconoscere forma,spessore, dimensioni, massa, colore, caratteristiche tessituralisuperficiali e invecchiamento

● Studio delle procedure per l’integrazione della raccolta, lapreselezione, il trattamento e il riprocessamento in funzione delgrado di purezza richiesto

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Legno

I rifiuti legnosi, raccolti inmodo differenziato, sonotriturati e pressati in modogrossolano per esserecondotti in modo pratico edeconomico agli impianti diriciclaggio.Un'ulteriore lavorazione,permette poi di produrrescagliette di legno pronteall'uso (i cosiddetti "chips"),la cui qualità è garantitadall'alto livello tecnologicoraggiunto dai processi dilavorazione industriale e dallabontà della materia prima.

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Legno

I chips trovano utilizzo innumerose filiere:

● in pannelli truciolati adattiall'industria del mobile e deicomplementi d'arredo;

● possono essere trasformati inpasta cellulosica, utile allecartiere per produrre cartariciclata;

● possono entrare a far parte delcompost, da cui si ottengonoammendanti e concimi naturaliper l'agricoltura.

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Legno

Gli scarti di produzione di tuttele fasi del processo diriciclaggio del legno possonoessere recuperati attraverso laproduzione di combustibilederivato da rifiuti (il cosiddettoCDR) ed utilizzati negli impiantidi termovalorizzazione per laproduzione di energia elettrica.

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Batterie per Auto Trazione

I principali componenti dellebatterie per auto sono ilpiombo, la plastica e l'acidosolforico.Queste sostanze, sebbenealtamente inquinanti, possonoessere riciclate per produrrealtri materiali o nuove batterie.Proprio per questo, in Italia èstato istituito il Cobat(Consorzio obbligatorio batterieesauste) che si occupa dismaltire correttamente lebatterie e di riciclarne icomponenti.6.Coperchi

5.Tappi

4.Separatore

3.Piastra negativa

2.Piastra positiva

1.Contenitore(monoblocco)

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Batterie per Auto Trazione

Per rendere possibile ilriciclaggio le batterie esaustesono frantumate e i singolicomponenti sono separati etrattati in modo specifico.L'acido solforico viene trattatocon speciali reagenti che loneutralizzano e ne permettonoil riutilizzo nel processo stessoo lo smaltimento.La plastica (polipropilene ePVC) una volta lavataaccuratamente e ridotta inscaglie è pronta per esserericiclata e riutilizzata per nuovescatole di batterie.

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Batterie per Auto TrazioneSchema processo di recupero delle batterie esauste

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Batterie per Auto Trazione

Il piombo delle batterie è presente sia sotto forma metallica, nelle griglie,che sotto forma di un impasto di sali e ossidi che va sotto il nome dipastello.Separato anche esso dagli altri componenti in seguito alla frantumazioneviene avviato ai forni dove con aggiunta di additivi quali il carbonatosodico, trucioli di ferro e carbone viene fuso alla temperatura di circa 800gradi.Dai forni si ricava il cosiddetto piombo d'opera che contiene ancora unacerta quantità di elementi impuri, quali il rame, lo stagno e l'antimonio.Il piombo d'opera viene rifuso in caldaie e dopo una prima schiumatura,viene sottoposto a trattamenti chimico-fisici diversi per eliminare leimpurità e ottenere il piombo o leghe di piombo commerciali.Nel ciclo di lavorazione delle componenti della batteria esausta, iltrattamento del piombo è quello di maggiore rilevanza.

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Pile Scariche

Le Pile scariche rientrano nellacategoria dei Rifiuti Urbanipericolosi poichè i metallipesanti contenuti al loro internopotrebbero essere dannosi perl'uomo e per la natura sevenissero dispersinell'ambiente.Attraverso la raccoltadifferenziata è invece possibileestrarre i singoli metalli (ferro,manganese, zinco, piombo,cadmio, mercurio) e le soluzioniacide o alcaline per provvedereal riciclaggio o al correttosmaltimento.

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Pile Scariche

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Oli Usati

Se l'olio usato viene raccolto inmodo differenziato può servireper produrre basi lubrificantirigenerate oppure, dopo esserestato trattato, può esserebruciato in forni speciali,offrendo un altissimorendimento energetico.Per garantirne il correttosmaltimento, in Italia esiste ilCoou (Consorzio ObbligatorioOli Usati) che coordina iraccoglitori e i riciclatori diquesto materiale.