Umberto Barreca (AU R.Ed.El) Arch. Consuelo Nava (coordinatrice PVC UpCycling)

PMopenLab srls

“PVC UpCycling” - Economia Circolare e Rifiuti Zero con “l’upcycling” degli scarti provenienti dai processi di gestione degli impianti elettrici. Dal “de-manifacturing” con il recupero e riciclo del pvc dei cavi elettrici di impianti per l’energia al “re-manufacturing” per prodotti a basso impatto ambientale.

Soggetto Proponente : R.ED.EL Reggio Calabria Manager Aziendale: AU Umberto Barreca

Partners: Unical/Diatic Prof. Girolamo Giordano (resp.scientifico)

Prof.Massimo Migliori, Phd Student Alessia Marino

Enea Trisaia Ing.Piero De Fazio (resp.scientifico)

Dott.Corradino Sposato, Dott.ssa Bruna Alba

Referente per il progetto Prof.ssa Arch. Consuelo Nava (ricercatrice UNIRC, coord.scientifico)

Manufacturing e Communication PMOpenLab srls

Andrea Procopio, Domenico Lucanto (Manufacturing e Ecodesign) Giuseppe Mangano, Alessia Palermiti, Danilo Emo (Communication)

Investimento Totale Progetto > Euro 679.204,00 [RI / tot.euro 446, 962,20 – SS/tot.232.241,80] Finanziato dal POR 14-20 > Euro 365.257,63 [RI / tot.euro 249,136,73 – SS/tot.116.120,90]

PRODOTTI COSTRUZIONE E MANUTENZIONE IMPIANTI TELECOM

FIBRA ILLUMINAZIONE GLOBAL SERVICE

FOTOVOLTAICO NOLEGGIO GENERATORI

CONNESSIONI RETI ELETTRICHE INSTALLAZIONE STAZIONI RICARICA

- 1 team multidisciplinare con 5 ambiti di competenze

- 1 InfoDay con 1 Sessione Formativa Aziendale ed

1 Sessione Formativa Tecnico Scientifica con

5 approfondimenti tematici + 1 Seminario Aperto

- 12 ore di disseminazione diretta del progetto

- Oltre 60 persone raggiunte nel processo diretto di

disseminazione

- Oltre 1200 persone raggiunte con i post social sulle pagine

Facebook di R.ED.EL. e Pensando Meridiano

- 8 incontri team-azienda

- Più di 70 Ore di lavoro in team + oltre 2400 Ore di lavoro

individuale

- 5 gruppi di ricerca incontrati [Diatic - UniCal, CTC- UniCal,

Dimeg – UniCal, Enea – Trisaia, Abitalab - UniRC]

- 2 report tecnici sviluppati dal team + 2 Gate di controllo

- 2 prove chimico-fisiche sul compound

- Circa 200 ore di prototipazione

- 2 prove meccaniche sul prototipo

- 7 aziende contattate per analisi di mercato

IMPATTO DELLE

ATTIVITÀ

PRODOTTI COSTRUZIONE E MANUTENZIONE IMPIANTI TELECOM ILLUMINAZIONE GLOBAL SERVICE FOTOVOLTAICO NOLEGGIO GENERATORI CONNESSIOI RETI ELETTRICHE INSTALLAZIONE STAZIONI RICARICA

(7) AMBIENTE E RISCHI NATURALI con operatività in (6) SMART MANUFACTURING Traiettoria S3 (7.4) Nuove tecnologie energetiche e riutilizzo di scarti e rifiuti per ridurre l’impatto ambientale con circolarità verso (6.1/6.2/6.3) SMART MATERIALS/PROCESS/SOLUTIONS Priorità di intervento negli ambiti scelti (7) Rifiuti, gestione scarti industriali Gestione sostenibile del ciclo integrato dei rifiuti, con l’applicazione di innovazioni di processo e di prodotto in un’ottica di Economia Circolare ( tavoli Regione Calabria pg.12 doc S3/7 9-11 dic.2015/ doc. S3 Regione Calabria) Attraverso le traiettorie indicate per la (6) Fabbrica Intelligente (Smart Manufacturing) Strategie, metodi e strumenti per la sostenibilità ambientale; strategie e management per i sistemi produttivi di prossima generazione; gestione dei sistemi di produzione innovativi, ad alta efficienza, evolutivi ed adattativi (report di analisi 12 aree S3_PON governance_InviTalia, 2016 /doc.S3 Regione Calabria)

WP1

18/11/2017 – 17/01/2018

Circular Economy – Industrial Waste Zero /Smart Process

WP2

18/01/2018– 17/12/2018

Life Recycle Assessment/ Smart materials

WP3

18/03/2018 – 17/093/2018

ReManufacturing/Smart solutions – PVC upCycle Laboratory

WP4

18/04/2018 – 17/10/2018

Dissemination and Branding

WP5

18/09/2019 – 17/04/2019

ReManufacturing/Smart solutions– PVC UpCycle Product

WP6

18/01/2019 – 17/05/2019

Labelling/industrial patents and trademarks

Obiettivi/ output/ metodologie/ attività

COM (2010) 553

monitoraggio multilivello del progetto

indicatori di realizzazione finanziaria (sul progetto) indicatori di attuazione procedurale (sul progetto) indicatori di realizzazione fisica (sugli obiettivi generali) indicatori di risultato (sugli output) indicatori di efficacia ed efficienza (sul progetto)

COM (2010) 553

‘circular sustainability’

La circular economy è un’economia progettata per “auto-‐rigenerarsi”: i materiali di origine biologica sono destinati a rientrare nella biosfera, e i materiali di origine tecnica sono progettati per circolare all’interno di un flusso che prevede la minima perdita di qualità. È anche un’economia che intenzionalmente si “ricostituisce”: mira a basarsi su fonti energetiche di tipo rinnovabile, a minimizzare, tracciare ed eliminare l’uso di sostanze chimiche tossiche, e ad eliminare le produzione di rifiuti e sprechi, mediante un’attenta progettazione.

UE_COM (2014) 398 • Progettazione ed innovazione al servizio di un’economia circolare

• Sblocco degli investimenti nelle soluzioni dell’economia circolare • Mobilitazione delle imprese e dei

consumatori a sostegno delle PMI

• Modernizzazione delle politiche in materia

di rifiuti: i rifiuti come risorsa

• Fissazione di un obiettivo relativo all’uso efficiente delle risorse

• incrementare la percentuale di rifiuti urbani a riciclo o riutilizzo al 70% entro il 2030;

• incrementare la percentuale di packaging a riciclo o riutilizzo all’80% entro il 2030 complessivamente, con obiettivi specifici per i diversi materiali (90% per la carta e 60% per la plastica entro il 2025, 80% per il legno entro il 2030, 90% per ferro, vetro e alluminio entro il 2030);

• eliminare il deposito in discarica entro il 2025 per i rifiuti riciclabili (inclusi plastica, carta, metalli, vetro, e rifiuti biologici);

• ridurre la produzione di rifiuti alimentari del 30% entro il 2025; assicurare la piena tracciabilità dei rifiuti pericolosi; incrementare la cost-‐effectiveness degli schemi di Responsabilità Estesa del Produttore; • semplificare gli obblighi di reporting e alleggerire gli obblighi in capo

alle PMI; • migliorare la coerenza generale del sistema, adeguando le definizioni

e rimuovendo requisiti legali ormai obsoleti.

[l’art. 11 della Direttiva 2008/98/CE (Waste Directive), l’art. 6 della Direttiva 1994/62/CE (Packaging and Packaging Waste Directive) e l’art. 5 della Direttiva 1999/31/CE (Landfill Directive)]

I cinque modelli industriali dell’economia circolare secondo Accenture (fonte: Accenture40)

Si stima che l’aumento del costo di estrazione delle risorse avrà un impatto sul business ancora maggiore della futura riduzione nella disponibilità delle risorse stesse.

Si pensi ad esempio al mercato delle materie prime secondarie in polimeri plastici: la domanda di questi materiali è crescente, ma non raggiunge livelli quantitativi proporzionati alle materie plastiche di scarto in uscita dai flussi ordinari.

Fonte: rapporto GEO, Bocconi Milano, osservatorio IEFE

Fonte: rapporto GEO, Bocconi Milano, osservatorio IEFE

Asimmetrie informative

Priorità di business

Barriere di mercato

Abitudini e cultura

Geografia e sviluppo infrastrutturale

Tecnologia

Regolamentazione

Best practices aziendali

Fonte: rapporto GEO, Bocconi Milano, osservatorio IEFE

Fonte: Ecopneus

Fonte: ABB (2014) Fonte: PVCupcycling, C.Nava 2017

Conduttore ( 5 ): filo o corda destinati ad essere percorso da corrente, generalmente in metallo (rame o alluminio). La Norma CEI EN 60228 (Classificazione CEI 20-29) sono suddivisi nelle seguenti quattro classi: 1 - Conduttori rigidi, a filo unico a sezione circolare destinati a cavi per posa fissa; 2 - Conduttori rigidi a corda , a loro volta suddivisi in “non compatti di sezione circolare”, “compatti di sezione circolare” e “settoriali”, destinati a cavi per posa fissa; 5 - Flessibili, destinati a cavi per posa fissa o mobile; 6 - Flessibilissimi, destinati a cavi per posa mobile. Isolamento ( 4 ): involucro di materiale dielettrico destinato a sopportare la tensione elettrica. La norma di riferimento CEI EN 50563 (Classificazione CEI 20-11) suddivide le mescole dei cavi in “termoplastiche” (PVC), “elastomeriche” (EPR o HEPR) e “poliolefiniche” (LS0H ovvero che in caso di incendio non emettono fumi opachi, gas tossici e corrosivi). Per ciascuna tipologia definisce le caratteristiche costruttive delle mescole, le proprietà fisiche e meccaniche e i valori di riferimento che devono rispettare in relazione all’utilizzo. Le prove che secondo le norme di prodotto i cavi devono superare servono a verificare queste caratteristiche. Un conduttore e il suo relativo isolamento costituiscono un’anima, i cavi sono costituiti da una o più anime. In base al numero di anime vengono detti: unipolari, bipolari, tripolari, quadripolari, multipolari ecc.. Guaina ( 1 ): eventuale rivestimento protettivo tubolare continuo non metallico aderente sull’insieme delle anime. La guaina fornisce al cavo una protezione generica contro azioni meccaniche e chimiche non particolarmente gravose. Come per l’isolamento anche le mescole delle guaine vengono classificate in “termoplastiche” (PVC), “elastomeriche” (EPR o HEPR) e “poliolefiniche” (LS0H). Riempitivo ( 3 ): materiale con cui nei cavi multipolari sono riempiti gli interstizi tra le anime e la guaina. Schermo ( 2 ): rivestimento in materiale conduttore applicato sulla superficie esterna dell’isolante o sull’insieme delle anime avente sia lo scopo di confinare il campo elettrico generato dai conduttori, sia quello di proteggere dai disturbi elettromagnetici esterni (e dai contatti elettrici, se opportunamente collegato a terra). Gli schermi si dividono in elettrostatici ed elettromagnetici. I primi sono costituiti da sottili nastri di materiale metallico, i secondi da calze di fili sottili di rame o da nastri di rame con spessore maggiore rispetto agli schermi elettrostatici.

Plastic Material Embodied Energy - MJ/Kg Embodied Carbon - Kg CO2e/Kg

General Plastic 80,5 3,31

ABS 95,3 3,76

General Polyethylene 83,1 2,54

High Density Polyethylene (HDPE) 76,7 1,93

HDPE Pipe 84,4 2,52

Low Density Polyethylene (LDPE) 78,1 2,08

LDPE Film 89,3 2,6

Nylon (Polyamide) 6 120,5 9,14

Nylon (Polyamide) 6,6 138,6 7,92

Polycarbonate 112,9 7,62

Polypropylene, Orientated Film 99,2 3,43

Polypropylene, Injection Moulding 115,1 4,49

Expanded Polystyrene 88,6 3,29

General Purpose Polystyrene 86,4 3,43

High Impact Polystyrene 87,4 3,42

Thermoformed Expanded Polystyrene 109,2 4,39

Polyurethane Flexible Foam 102,1 4,84

Polyurethane Rigid Foam 101,5 4,26

PVC General 77,2 3,10

PVC Pipe 67,5 3,23

Calendered Sheet PVC 68,6 3,19

PVC Injection Moulding 95,1 3,30

UPVC Film 69,4 3,16

Ecomat filiera lunga 59,7 1,68

Ecomat filiera corta 58,2 1,56

Dati reperiti dalla Banca dati ICE.

Process PVCupc model

Fonte: PVCupcycling, C.Nava , D.Lucanto ,2018

scelta del

binder [per garantire coesione nel prodotto finito]

Pre-Prototipazione

fase 1

Mixer [per la miscelazione del compound di PVC con la resina]

fase 2

[processo di indurimento e stampo del composto PVC/resina]

fase 3

Pressa a Caldo

1

Rifiuto pre- e

post-consumo Presente in azienda

Processo Recycle

2

Pre-macinatrice Prima riduzione delle

dimensioni dello scarto

3

Granulatrice Riduzione in granuli e

separazione delle componenti

4

Granuli

PER 1 TONNELLATA DI ROTTAMI Tempo medio di lavorazione: 15ore/tonn

Consumo elettrico: 480 kWh/tonn (di cui circa l’90% è autoprodotta - fotovoltaico)

Prodotti: 50% PVC + ≈ 25% Al + ≈ 25% Cu

rame

alluminio

PVC

I tre cicli, riportati in figura, rappresentano: i bisogni (the need), il concepimento del prodotto ( product concept), le specifiche di prodotto( properties). - I bisogni: in questo ciclo si effettua l‟identificazione dei bisogni, che devono essere soddisfatti, o anche la disponibilità di nuova tecnologia da applicare. L‟obiettivo è determinare quali necessità devono essere soddisfatte affinchè il prodotto abbia spazio nei mercati. - Il concepimento di prodotto: in questa fase viene formulata la struttura del prodotto che soddisfi i bisogni dell‟utente finale. Il processo di progettazione è ad un livello concettuale; le proprietà come la forma finale, il peso e i materiali sono determinati in via teorica. - Le specifiche: in questo ciclo si provvede alla definizione delle caratteristiche del prodotto e alla creazione del prototipo di prodotto.

processo di ecodesign

LIVELLO COMPONENTI Materiali con basso impatto ambientale; riduzione uso materie prime

LIVELLO STRUTTURA Ottimizzazione tecniche di produzione; ottimizzazione rete distributiva; Riduzione impatti

LIVELLO SISTEMA Ottimizzazione vita economica, ottimizzazione fine vita; Sviluppo nuova idea di prodotto

Pontili

galleggianti

Barriere

antiurto

Additivazione

in cementi

Rivestimenti

esterni

Campi di applicazione

UpCycling Process

WP3_ReManufacturing/Smart Solutions

LABORATORIO

Attività 3.1

Caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche della materia prima-

seconda del PVC:

- Individuazione dei fattori chiave per i trattamenti di

compatibilitizzazione.

- Screening delle procedure di trattamento superficiale del PVC.

- Valutazione quali-quantitativa dell’effetto dei trattamenti chimici e delle

principali variabili di processo (temperatura, tipologia di resina, tempi)

Attività 3.3

Ibridazione materiali per soluzioni compatibili

- Studio su prototipi in ambiente di laboratorio e per l’interfaccia con

sistemi esistenti, destinati al settore edilizio come rivestimenti

- Test di durabilità ed aging

WP3_ReManufacturing/Smart Solutions

Pavimentazioni per

esterni

Caratteristiche necessarie - Durabilità; - Atossicità ed eco-compatibilità; - Resistenza meccanica; - Stabilità e resistenza termo-foto-chimica.

Materiali e Metodi Resina poliuretanica - Rapporto elevato PVC/Resina - Semplicità di processo - Economicità

Vulcanizzatore

Stampo

Campi di applicazione 7,00

cm

4,90

cm

Pre-Prototipi c/o lab Re.ed.L

miscela da resina e granuli di PVC

fase 1

preparazione stampo

fase 2

posizionamento stampo su

vulcanizzatore già a temperatura e

regolazione pressione

fase 3

rimozione del prototipo

fase 4

Campioni Realizzati

Prove

Variabili di processo - Rapporto PVC/Resina; - Temperatura; - Pressione; - Tempo di curing.

costanti Temperatura: 180 °C Pressione ----------------------------

-------

variabili

modificate Rapporto PVC/Resina Tempo di curing

CAMPIONI REALIZZATI

1°

fase

Prove

costanti Rapporto PVC/Resina Pressione ----------------------------

-------

variabili

modificate Temperatura Tempo di curing

CAMPIONI REALIZZATI

Temperatura decremento, fino a Temp. ambiente

Resina non adatta a Tamb,

ma risultati simili a T = 125°

FOTO

MATTONEL

LA

SCUOLA

2°

fase

Rapporto

PVC/resina

Dimensioni

Campione

80:20 27.4 cm3

90:10

Quantità

composito

80:20 20 g

90:10

Quantità PVC

80:20 16 g 0.58 g/cm3 =

64.78 kg/m3

90:10 18 g 0.73 g/cm3 =

72.87 kg/m3

Recupero del valore degli scarti in PVC

Campioni

Realizzati

Campioni

Realizzati

Figura 4 – Immagini dei campioni della serie

1_Caratterizzazione chimico-fisica dei campioni, in relazione all’ambito applicativo;

2_Prima fase di produzione e messa in posa (informazioni dirette relative al comportamento del materiale in condizioni reali);

3_Analisi di ulteriori ambiti applicativi: - Pannelli isolanti fonoassorbenti e possibile ibridazione con plastiche riciclate; - Elementi per green parking e possibile ibridazione con inerti riciclati; - Tappetini antitrauma.

Future

Trend

PROVE a freddo e strumentali

Prove di decantazione dei granuli per la separazione tra metalli e PVC (c/o Vallauri)

Figura 4 – Termogravigramma: rosso = DTA; blu = TGA; verde = Temperatura. al laboratorio di Chimica Industriale (Dipartimento Diatic, Unical), è stato possibile procedere con l’analisi termogravimetrica del compound di PVC metal-free. L’analisi termogravimetrica (TGA) permette di osservare le variazioni di massa di un campione, in atmosfera controllata, in funzione della temperatura e del tempo

matching 27/28 giugno 2018 c/o ENEA Trisaia Lab.

WP6_Labelling/Industrial patents and trademarks

Attività 6.1 / 6.2

Ecodesign Innovation Driven

Fonte: PVCupcycling, C.Nava , D.Lucanto ,2018

Future

Trend

Future

Trend

Future

Trend

Scenario 1.A

Scenario 1.B

Scenario 1.B

Scenario 1.C

Scenario 1.C

www.pvcupcycling.com

grazie