Il Progetto

MATERIALI PER L’EDILIZIA E LE INFRASTRUTTURE SOSTENIBILI, GLI AGGREGATI RICICLATI

La gestione dei problemi ambientali ed economici delle macerie da costruzione è una importante questione per l'industria delle costruzioni, perché deve soddisfare le esigenze di uno sviluppo sostenibile, in particolare quella relativa all'impatto ambientale.

Il riutilizzo di materiali riciclati da demolizione o da scarti di lavorazione può limitare l'estrazione di materie prime, contribuendo così alla salvaguardia dell'intero patrimonio dei depositi naturali, il cui sfruttamento è sempre più complesso e soggetto a forti vincoli normativi.

Il progetto Materiali per l'Edilizia e le Infrastrutture Sostenibili: gli Aggregati Riciclati (MEISAR) cerca di dare una risposta a questa problematica. Nello specifico il progetto è un azione del cluster Top-Down finanziato dalla Regione Autonoma della Sardegna attraverso: POR Sardegna FESR 2014/2020 - ASSE PRIORITARIO I “RICERCA SCIENTIFICA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE” Azione 1.1.4 Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi.

Il MEISAR intende portare ulteriori contributi di conoscenza e di risultati individuabili in tre principali macro aree:

  1. L'acqua e i materiali riciclati;

  2. La durabilità del calcestruzzo con inerti riciclati;

  3. la verifica della sostenibilità economica ed ambientale degli inerti riciclati.

FILIERA ECOSOSTENIBILE

I Progetti Cluster nascono con l'obiettivo di coinvolgere imprese operanti nel territorio. La loro presenza ha principalmente due obiettivi:

  1. Affrontare e supportare le problematiche del settore con attività di ricerca svolta da organi pubblici e/o privati competenti;

  2. Svolgere attività di ricerca applicata con immediate ricadute economiche e sociali sul territorio.

Le aziende coinvolte nel progetto, oltre ad offrire le competenze proprie in ambito tecnologico per la produzione di calcestruzzo, potranno attivare una filiera di produzione di calcestruzzo riciclato idoneo per la messa in opera e prestante. I materiali di scarto da essi prodotti e attualmente conferiti in discarica, potrebbero avere una immediata utilizzazione.

In modo analogo le ditte di Prefabbricazione coinvolte nel MEISAR potrebbero anch’esse dedicare una filiera di produzione di elementi prefabbricati realizzati con calcestruzzo riciclato, riducendo drasticamente i materiali di sfrido da conferire in discarica, con evidenti vantaggi ambientali ed economici.

La realizzazione di schede di prodotto, elenco prezzi e capitolati tecnici, previste dal progetto, renderanno operativi tutti i processi di miglioramento delle aziende coinvolte.

DEMOLIZIONE DELL’EDIFICIO

Da alcuni anni in Italia la produzione di rifiuti da C&D aumenta in modo continuo, la progressiva sensibilizzazione alle esigenze ambientali hanno determinato una crescente attenzione sui rifiuti da C&D conferiti negli impianti autorizzati. È evidente come il riciclaggio di questi materiali (ad esempio gli aggregati da impiegare nel confezionamento di nuovi calcestruzzi), sia di fondamentale importanza.

La natura dei materiali derivanti da C&D è estremamente variabile e di conseguenza la conoscenza delle loro caratteristiche è uno dei problemi più importanti ed urgenti da affrontare, per garantire in futuro il riciclo e l'uso di questi materiali nelle pratiche comuni. Nel caso specifico dell'Italia, da Nord a Sud, il settore delle costruzioni civili è caratterizzato, oggi così come in passato, da una grande variabilità di materiali per l'edilizia. Si pensi ad esempio ai calcari pugliesi, agli inerti tipici del bacino del Po, alle rocce dure tipiche di altre zone. Gli impianti per il conferimento dei rifiuti ed il loro riciclaggio, localizzati in aree diverse del territorio nazionale, sono utilizzati da differenti bacini di utenza, recapitanti materiali molto diversi tra loro. Per questo motivo i prodotti riciclati hanno proprietà differenti e di conseguenza ciascun impianto dovrebbe dotarsi di strumenti tesi alla caratterizzazione del proprio prodotto.

Il problema della qualità del materiale derivante da C&D è uno dei temi più delicati da affrontare. In linea generale la qualità del prodotto in ingresso in un impianto di recupero è una buona garanzia sulla qualità del prodotto in uscita. La qualità del materiale conferito non riguarda solo le sue caratteristiche meccaniche ma anche un insieme di fattori, di seguito indicati:

  1. Assenza di frazioni pericolose: i processi richiedono trattamenti di frantumazione, vagliatura e anche operazioni manuali. La non pericolosità del rifiuto garantisce la salubrità dell'ambiente di lavoro.

  2. Omogeneità del rifiuto da C&D: spesso gli impianti devono trattare un C&D misto, derivante da una demolizione "non selettiva", che rappresenta un ostacolo per la valutazione della composizione del rifiuto e rende complicato caratterizzare il prodotto in uscita. Questo problema può essere risolto effettuando la demolizione "selettiva", che prevede una successione organizzata di fasi di demolizione dei diversi elementi della struttura.

  3. Carattere dell'intervento di demolizione: dettato fondamentalmente dall'urgenza o meno della demolizione, dalla tipologia di mezzi disponibili e dall'entità della demolizione stessa. Un intervento urgente va completato in breve tempo e con breve permanenza degli addetti sul posto. L'urgenza ovviamente non consente di poter eseguire una demolizione selettiva.

Spesso per grandi strutture da demolire possono essere applicati efficaci criteri di demolizione selettiva, gestendo l'intervento con un vero e proprio programma delle lavorazioni. Per i piccoli interventi, gestiti in prevalenza da piccole ditte, il concetto di demolizione selettiva fatica a prendere piede. A tal proposito le operazioni da eseguire per una corretta demolizione selettiva vengono di seguito riportate:

  1. Valutazione tecnico-economica, sulla base della stima dei materiali che possono essere reimpiegati direttamente e di quelli che devono essere trattati e valorizzati, oltre che stimare le procedure e gli eventuali vincoli dei processi di trattamento;

  2. Redazione di un progetto di demolizione recante la sequenza delle operazioni e i tempi di esecuzione. Nel progetto saranno indicate anche le tecniche di demolizione, la gestione dei flussi in cantiere, l'eventuale modalità di smaltimento per frazioni non recuperabili;

  3. Esecuzione dei lavori: nella prima fase si prevede sempre l'allontanamento delle frazioni pericolose (es. amianto), delle componenti elettriche e sanitarie. Di seguito possono essere smontati infissi, altri elementi non portanti (contenenti laterizi, legno, ecc) e infine si rimuovono le parti strutturali in cls e non;

  4. Selezione e trattamento per il conferimento in impianto di riciclaggio

  5. Smaltimento della frazione non recuperabile.

Una tecnica come quella appena descritta, più lunga e onerosa di quella tradizionale, deve necessariamente essere supportata dal punto di vista economico. Le ditte che eseguono le demolizioni selettive devono poter guadagnare da tali operazioni e questo è ottenibile soltanto se alla diffusione delle metodologie di demolizione selettiva si associa un forte sviluppo del mercato dei materiali riciclati.

LAVORAZIONE DELLE MACERIE

Il trattamento tipico per un materiale da C&D si basa su tre operazioni sequenziali:

  1. Analisi e suddivisione del materiale in ingresso: processo che individua tutte le tipologie dei materiali conferiti e li suddivide in categorie (acciaio, legno, mattoni, mattonelle, calcestruzzo, ecc.).

  2. Frantumazione: processo di riduzione dimensionale del materiale lapideo. Avviene ad opera di impianti di frantumazione che possono essere fissi o mobili.

  3. Vagliatura: è il processo di classificazione granulometrica del materiale in uscita dai frantoi.

GLI IMPIANTI DI RICICLAGGIO DI MATERIE PRIME SECONDE

Gli impianti di riciclaggio di materie prime seconde si dividono in impianti fissi e mobili. Un impianto fisso ha maggiori potenzialità dal punto di vista della qualità del prodotto in uscita, solitamente sono dotati di tecnologiche più avanzate rispetto a quelli mobili come ad esempio le attrezzature per la separazione della frazione leggera (carta, plastica, legno). La capacità di ottenere in uscita un prodotto pulito è garanzia di qualità. Gli impianti mobili essendo di dimensioni ridotte faticano di più in tal senso ma possiedono altre importanti peculiarità. Un impianto di frantumazione non vincolato al terreno può essere spostato non solo all'interno dello stesso sito ma anche in cantieri distanti.

Questo si traduce in una vera e propria possibilità di riciclare i rifiuti là dove sono prodotti, riducendo i costi di trasporto del materiale. Un impianto fisso invece è vincolato al sito in cui si trova ed al proprio bacino di utenza. In generale gli impianti di recupero dei rifiuti da C&D dovrebbero essere in grado di suddividere il materiale in ingresso in tre flussi:

  1. Materiale lapideo nuovamente utilizzabile (95%);

  2. Frazione metallica (0,1%);

  3. Frazione indesiderata (carta, plastica, legno, impurità, ecc.).

In tali impianti, i rifiuti inerti vengono triturati e preparati per essere utilizzati nel settore edilizio.

Il processo di produzione dell'aggregato riciclato a partire dai rifiuti da C&D non è molto diverso da quello con cui si ottengono gli inerti naturali di frantumazione e non comporta considerevoli costi aggiuntivi. Le fasi necessarie per ottenere un prodotto di buona qualità sono:

  • controllo di qualità del materiale in ingresso;

  • separazione dei metalli;

  • rimozione della frazione leggera;

  • frantumazione.

La fase più importante di tutto il processo di riciclaggio è quella di frantumazione. Essa è costituita da un insieme di operazioni tese alla suddivisione di corpi solidi in frammenti di dimensione minore, grazie ad azioni fisiche esterne. All'interno della camera di frantumazione avviene il recupero del rottame edilizio mediante la riduzione della pezzatura iniziale e la separazione delle componenti ferrose.

VAGLIATURA

Il processo di vagliatura prevede la separazione delle diverse frazioni granulometriche mediante l’uso di particolari strumenti chiamati setacci.

Durante la vagliatura il passante al generico setaccio, cioè il materiale che attraversa la superficie forata, viene separato dal trattenuto cioè dal materiale che non attraversa la superficie forata.

Il materiale in uscita dal frantoio viene separato in classi granulometriche.

PRODUZIONE DI AGGREGATI DA RICICLO

Per aggregato riciclato si intende “l’aggregato risultante dalla lavorazione di materiale inorganico precedentemente utilizzato in edilizia” così come definito dalla norma UNI-EN 12620.

Gli aggregati riciclati come detto precedentemente possono essere di differente natura. Analizzando le diverse composizioni dei rifiuti da C&D in Italia si può notare la % maggiore di rifiuti da C&D è rappresentata da rifiuti di tipo misto derivanti dal conferimento di materiale risultante da demolizioni di tipo non selettivo. Questo tipo di aggregato riciclato è caratterizzato dalla assoluta eterogeneità dei suoi componenti.

Gli aggregati riciclati che derivano dalla frantumazione di solo calcestruzzo rappresentano invece la percentuale più piccola dei rifiuti da C&D ma non per questo di minore importanza; per la normativa vigente sono infatti questi gli aggregati da riciclo da impiegarsi, in certe percentuali, in sostituzione degli aggregati naturali (circa il 20%-30% del totale degli aggregati grossi naturali) nei calcestruzzi riciclati di tipo strutturale. Gli aggregati riciclati da solo calcestruzzo sono composti da un complesso di materiali lapidei naturali distribuiti in forma aleatoria e circondati da una matrice cementizia porosa di diversa rigidità e dimensione.

Secondo la UNI EN 12620:2013 gli aggregati riciclati devono essere classificati e caratterizzati prima di essere utilizzati nel confezionamento di calcestruzzi. La realizzazione di un buon calcestruzzo o di una malta confezionati con aggregati riciclati, così come calcestruzzo o malta confezionati con soli aggregati naturali, dipende da molti fattori. Per quel che riguarda il confezionamento di calcestruzzi con aggregati riciclati una delle maggiori difficoltà è rappresentata dalla grande variabilità delle caratteristiche di tali aggregati. Le caratteristiche sia di tipo chimico che di tipo fisico-meccanico degli aggregati riciclati dipendono dalla qualità e dalla composizione delle macerie di provenienza. Esse, a seconda del periodo di edificazione e della localizzazione territoriale variano a causa delle differenti tecniche costruttive e dei diversi materiali impiegati. Pertanto, il primo passo per realizzare un prodotto riciclato valido è conoscere le caratteristiche dell’aggregato riciclato che lo compone.

OBIETTIVI DEL PROGETTO MEISAR

REALIZZAZIONE DI BANCHE DATI ACCESSIBILI AL PUBBLICO

Al fine di diffondere la conoscenza degli aggregati verranno pubblicate in questo sito due banche dati:

Normative tecniche sui materiali riciclati

CONSULTA LA BANCA DATI CONTENTE LA NORMATIVA

Stato dell'arte sulle tematiche inerenti il Progetto MEISAR

CONSULTA LA BANCA DATI CONTENTE LE PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE

INDIVIDUAZIONE TERRITORIALE DEGLI IMPIANTI DI RICICLAGGIO AUTORIZZATI

Con lo scopo di creare una filiera corta per gli aggregati riciclati si procederà all'Individuazione territoriale degli impianti di riciclaggio, autorizzati e operativi per fornire aggregati riciclati da impiegarsi nel calcestruzzo.

SCOPRI GLI IMPIANTI DI RICICLAGGIO

CARATTERIZZAZIONE TEORICO-SPERIMENTALE DEGLI AGGREGATI RICICLATI

Gli aggreagati riciclati selezionati per la sperimentazione verranno caratterizzati dal punto di vista fisico, chimico e meccanico.

VERIFICHE DI COMPATIBILITÀ E SOSTENIBILITÀ ECONOMICO-AMBIENTALE DEI MATERIALI RICICLATI

Completa realizzazione dei documenti relativi alle analisi di mercato. Redazione schede prodotto, elenco prezzi e capitolati tecnici.

DEFINIZIONE DELLE MISCELE OTTIMALI

Definizione di una procedura standard per determinare la composizione del calcestruzzo sulla base delle prestazioni fisico-meccaniche degli AR, connessa alla reologia, all’Indice di lavorabilità del calcestruzzo allo stato fresco ed alla sua resistenza. Prove di resistenza e durabilità per qualificare il calcestruzzo confezionato con AR. Analisi dei costi di produzione e posa in opera del calcestruzzo riciclato.

CARATTERIZZAZIONE TEORICO SPERIMENTALE FISICO-MECCANICA DI MANUFATTI IN CALCESTRUZZO RICICLATO ARMATO E NON ARMATO

Prove di resistenza e durabilità per qualificare i manufatti in calcestruzzo riciclato. Sviluppo di codici di calcolo idonei per interpretare i risultati sperimentali e consentire la progettazione in termini di resistenza e durabilità. Analisi dei costi di produzione dei manufatti.

SENSIBILIZZAZIONE DEGLI ENTI TERRITORIALI E DEGLI OPERATORI DEL SETTORE DELLE COSTRUZIONI

Seminari divulgativi e Congressi organizzati durante lo svolgimento del Progetto. Sviluppo del sito internet dedicato al Progetto MEISAR.