Programma LIFE

Il programma LIFE è lo strumento finanziario per l’ambiente e l’azione per il clima dell’Unione Europea.

L’obiettivo generale di LIFE è quello di contribuire all’implementazione, all’aggiornamento e allo sviluppo delle politiche e della legislazione dell’Unione Europea in materia di ambiente e cambiamenti climatici, cofinanziando progetti con valore aggiunto europeo.

LIFE nasce nel 1992 e ha attraversato quattro fasi: LIFE I, LIFE II, LIFE III e LIFE+. Durante questo periodo, ha cofinanziato 3954 progetti nell’UE, contribuendo per circa 3,1 miliardi di euro alla protezione dell’ambiente.

Con Regolamento UE n. 1293/2013 è entrata in vigore la quinta fase di LIFE, per il periodo 2014-2020. Il programma LIFE è gestito dalla Commissione Europea (DG Environment e DG Climate Action) e dall’Agenzia Esecutiva per le Piccole e Medie Imprese (EASME).

Il programma LIFE è suddiviso in un Sottoprogramma Ambiente e in un Sottoprogramma Azione per il Clima.

Il Sottoprogramma Ambiente prevede tre settori di azione prioritari

  • Ambiente e uso efficiente delle risorse;
  • Natura e biodiversità;
  • Governance ambientale e informazione in materia ambientale.

Il Sottoprogramma Azione per il Clima prevede tre settori di azione prioritari:

  • Mitigazione dei cambiamenti climatici;
  • Adattamento ai cambiamenti climatici;
  • Governance in materia climatica e informazione in materia di clima.

Gli obiettivi generali del nuovo programma LIFE possono essere così sintetizzati:

  • Contribuire al passaggio a un’economia efficiente in termini di risorse, con minori emissioni di carbonio e resiliente ai cambiamenti climatici, contribuire alla protezione e al miglioramento dell’ambiente e all’interruzione e all’inversione del processo di perdita di biodiversità, compresi il sostegno alla rete Natura 2000 e il contrasto al degrado degli ecosistemi;
  • Migliorare lo sviluppo, l'attuazione e l'applicazione della politica e della legislazione ambientale e climatica dell'Unione, catalizzare e promuovere l’integrazione e la diffusione degli obiettivi ambientali e climatici nelle altre politiche e nella pratica nel settore pubblico e privato, anche attraverso l’aumento della loro capacità;
  • Sostenere maggiormente la governance ambientale e in materia di clima a tutti i livelli;
  • Sostenere l'attuazione del Settimo programma d'azione per l'ambiente (Decisione n. 1386/2013/UE del 20/11/2013) “Vivere bene entro i limiti del nostro pianeta”.

Per maggiori informazioni su LIFE, visita il sito di LIFE o del Ministero dell'Ambiente (National Contact Point per l’Italia)

Il principale problema ambientale affrontato dal progetto è il trattamento dei rifiuti, in particolare delle polveri esauste, prodotti nei processi di termospruzzatura. La soluzione proposta consiste nel loro riciclaggio come materia prima secondaria, per sostituire le comuni procedure di smaltimento dei rifiuti, che hanno, al contempo, un alto impatto dal punto di vista ambientale ed economico.

La termo spruzzatura è una categoria di tecnologie versatili di ricopertura, correntemente usata per depositare uno strato sottile (tra i 50 micrometri e 1 mm e più) di ricopertura (ceramica, metallica, cermet o con materiali compositi) per una varietà di utilizzi, quali l’industria meccanica, l’aeronautica e la produzione di energia, l’industria biomedicale ecc.

I processi di termo spruzzatura differiscono a seconda della natura e delle proprietà del gas utilizzato e dell’ambiente in cui operano (aria, atmosfera inerte, vuoto, ecc.). Ogni processo trova utilizzi ben definiti per la deposizione di certe categorie di materiali in campi di applicazione ben specifici.

Durante la fase di spruzzatura, una frazione significativa (tra il 50% e il 90% del totale) di polveri non si deposita sul substrato da ricoprire: queste polveri esauste non sono riutilizzabili nel processo di termospruzzatura, per varie ragioni. Il mercato globale di tale tipo di polveri era stato stimato, nel 2001, in oltre 2 miliardi di €, per crescere a 3 miliardi nel 2009 e ancor più negli anni seguenti.

Il progetto si è focalizzato in particolare sui rifiuti di YSZ (Yttria Stabilized Zirconia), utilizzata come protezione termica, e di NiCoCrAlY, utilizzato per la sua resistenza all’ossidazione.

Il principale obiettivo di progetto era quello di dimostrare la fattibilità di valorizzare e riciclare i rifiuti di termospruzzatura di differente natura in prodotti ad elevato valore per uso industriale e residenziale.

Sulla base del tipo di polveri e della loro morfologia, il progetto mirava a realizzare prodotti dimostrativi, quali fritte, smalti, piastrelle smaltate e parti sinterizzate, contenenti fino al 100% di polveri esauste.

Ci si è concentrati su due classi di polveri: leghe resistenti alla corrosione, quali NiCoCrAlY, e materiali ceramici resistenti all’abrasione e alle alte temperature, quali Allumina e Zirconia, che attualmente, a causa dei problemi di contaminazione e perdita della morfologia sferica, diventano rifiuti pericolosi dopo un solo o dopo pochissimi usi.

Il progetto, regolarmente concluso, ha quindi permesso di ottenere i seguenti risultati principali:

  • Approccio “zero rifiuti”, direttamente dal sito di produzione (impianti di termo spruzzatura), per il riuso e la valorizzazione delle polveri nella sinterizzazione mediante tecnologia SPS (Spark Plasma Sintering) o nel settore ceramico, utilizzando il 100% dei rifiuti prodotti. Questo è stato possibile con l’Allumina e la Zirconia, mentre si sono incontrate maggiori problematiche con le polveri in NiCoCrAlY (che, tuttavia, rappresentano percentualmente un quantitativo minimo rispetto alle altre tipologie di rifiuto);
  • Separazione dei rifiuti direttamente alla fonte: nessuna contaminazione nel flusso dei rifiuti;
  • Recupero di scarti di produzione e conseguente risparmio di materia prima, nella misura di ca. 1 ton/mese di polveri esauste da termospruzzatura;
  • Realizzazione di prodotti innovativi (ODS tools) ad alta e bassa densità;
  • Realizzazione di fritte, smalti e prodotti ceramici smaltati, riutilizzando ca. 1 ton/mese di polveri esauste da termospruzzatura.

Il progetto è stato svolto mediante le seguenti azioni principali:

  • Caratterizzazione delle polveri esauste e definizione delle tecniche di separazione utilizzabili;
  • Definizione dei pre-trattamenti chimico-fisici necessari per rendere le polveri compatibili con le matrici vetrose (fritte e smalti);
  • Realizzazione di un sistema di separazione delle polveri esauste, secondo la loro composizione, granulometria e morfologia;
  • Caratterizzazione delle polveri esauste separate e pre-trattate;
  • Realizzazione di innovative fritte, modificate con il recupero di polveri esauste in diverse percentuali e con l’aggiunta di formatori di vetro, in scala di laboratorio e successivamente in scala semi-industriale su linea pilota;
  • Realizzazione di smalti innovativi modificati con l’aggiunta diretta delle polveri esauste o con le nuove fritte, dapprima in scala di laboratorio e successivamente in scala semi-industriale su linea pilota;
  • Applicazione delle nuove fritte e smalti, cottura e caratterizzazione delle proprietà termico-dilatometriche, in scala di laborario;
  • Preparazione del supporto ceramico (composizione della miscela, engobbio) per ottenere la piena compatibilità con le nuove fritte e i nuovi smalti;
  • Sviluppo di un impianto pilota dimostrativo per la produzione delle nuove fritte e dei nuovi smalti, utilizzando impianti industriali;
  • Sviluppo di un impianto pilota dimostrativo per la produzione di piastrelle ceramiche utilizzando le nuove fritte e i nuovi smalti, utilizzando impianti industriali;
  • Definizione delle procedure di recupero per le piastrelle levigate/lappate e modalità di recupero delle polveri abrase durante la fase di levigatura/lappatura all’interno degli smalti;
  • Sinterizzazione di compositi ODS (oxide dispersion strengthened) utilizzando tecnologia SPS (spark plasma sintering), direttamente dalle polveri esauste e ottimizzazione del processo, per ottenere prodotti ad altissima densità e a bassa densità, per diverse tipologie di utilizzo;
  • Caratterizzazione di tutte le tipologie di prodotto ottenuto e LCA dei nuovi prodotti e del processo.

Il progetto è regolarmente concluso il 30/06/2016.
Nelle prossime settimane questa sezione sarà aggiornata con quanto svolto.

Fondovalle ha partecipato con propri stand alle seguenti fiere di settore, durante le quali ha presentato il progetto LIFE ReTSW-SINT con la distribuzione di materiale divulgativo e con la spiegazione degli obiettivi previsti:

  • CERSAIE 2015, che si è tenuto a Bologna dal 28 settembre al 2 Ottobre 2015;
  • COVERINGS 2016, che si è tenuto a Chicago dal 18 al 21 Aprile 2016;

Ha inoltre partecipato all’evento “Welcome to the LIFE Programme”, organizzato dall’Università degli Studi di Padova presso la sua sede del Dipartimento di Ingegneria, nel corso del quale sono stati illustrati gli obiettivi di progetto e distribuiti materiali divulgativi.

Infine, è stata presente all’evento finale di progetto realizzato congiuntamente a La Borghigiana S.p.A., del progetto LIFE12 ENV/IT/419, tenutosi presso la sede de La Borghigiana il 30/06/2016.

I prossimi appuntamenti sono:

  • FULDA 2016
  • COMAFRANC 2016
  • CERSAIE 2016

Sono in corso di completamento il Layman’s Report e il video del progetto: saranno disponibili quanto prima.

  • Il progetto era stato inizialmente presentato da Majorca S.p.A. quale beneficiario incaricato del coordinamento; a giugno 2016 la Commissione Europea ha ufficialmente approvato il subentro di Ceramica Fondovalle S.p.A., che aveva svolto le attività tecniche di progetto unitamente agli altri partner.
  • Abbiamo allestito un chiosco informativo presso la sede di Fondovalle, in cui sono disponibili i volantini e altra documentazione riferita al progetto.
  • In data 30/06/2016 abbiamo partecipato all’evento finale di progetto, realizzato congiuntamente a La Borghigiana S.p.A., beneficiaria del progetto LIFE12 ENV/IT/419

GREENING THE WORLD

ReTSW-SINT

Il progetto LIFE ReTSW-SINT è nato dall’incontro di diverse realtà aziendali e universitarie, da sempre attente all’ambiente e attive nella ricerca di soluzioni innovative in grado di mitigare o ridurre l’impatto ambientale delle attività industriali.

Le realtà cui si fa riferimento sono:

  • Ceramica Fondovalle s.p.a.
  • Fritta Italia s.r.l.
  • Turbocoating s.p.a.
  • K4Sint s.r.l.
  • Majorca s.p.a.
  • Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

Il progetto LIFE ReTSW-SINT, che ha come obiettivo quello di dimostrare la fattibilità di valorizzare e riciclare le polveri esauste di termospruzzatura, attualmente destinate a essere trattate come rifiuti, per la realizzazione di prodotti ad alto valore aggiunto a usi industriali e residenziali, ha ricevuto il sostegno finanziario dell’Unione Europea attraverso il programma LIFE+, grazie all’importanza ambientale del progetto e alla possibilità di trasferimento ad altre aziende.

GREENING THE WORLD

W-LAP

Il progetto LIFE+ W-LAP nasce dall’unione delle esperienze di due aziende del settore ceramico, entrambe premiate dall’Unione Europea per il loro impegno nei confronti dell’ambiente per le loro precedenti esperienze con il programma LIFE+: sia Ceramica Fondovalle che Iride, infatti, hanno avuto il premio “Best of the Best”, il riconoscimento per i migliori progetti europei assegnati annualmente dalla Commissione Europea. Nello svolgimento del progetto, Ceramica Fondovalle sarà affiancata, oltre che da Iride, da un partner d’eccezione: l’Università degli studi di Padova, da sempre attenta all’impatto ambientale delle iniziative industriali.

Il progetto W-LAP, che ha come obiettivo primario la risoluzione dei problemi ambientali collegati alla fase di finitura superficiale delle superfici ceramiche piane, grazie all’introduzione di una innovativa tecnologia di lucidatura additiva, ha ricevuto il sostegno finanziario dell’Unione Europea attraverso il programma LIFE+, che ne ha riconosciuto l’importanza ambientale e la potenziale trasferibilità ad altre aziende o a settori affini.

W-LAP is an innovative project for the drastic reduction of water consumption and the nullification of levigation sludge production during surface finishing operations on ceramic tiles.

W-LAP is an innovative additive polishing technique.

W-LAP is realised with the contribution of the LIFE financial instrument of the European Union.

W-LAP is GREENING THE WORLD.

I problemi ambientali affrontati e risolti dal progetto sono fondamentalmente due:

  • Gli elevati consumi di acqua nella fase di finitura superficiale delle piastrelle ceramiche;
  • L’enorme produzione di fanghi di levigatura, cioè rifiuti di difficile gestione, abitualmente conferiti in discarica.
Per quanto riguarda il primo punto, si deve considerare che il cambiamento climatico sta alterando il regime delle precipitazioni e, quindi, la disponibilità di acqua; questo è un problema comune a tutti i paesi dell’UE, che infatti sta adottando diverse direttive quadro sui problemi legati alla disponibilità e alla qualità dell’acqua nel territorio dell’Unione, ma ancor più sentito nei paesi più meridionali, quali l’Italia. Dal punto di vista delle lavorazioni industriali nel settore ceramico, nella fase di finitura superficiale delle piastrelle sono necessari 800 litri di acqua per metro quadro di prodotto finito; nonostante la maggior parte dell’acqua utilizzata sia filtropressata e recuperata, parte di questa viene comunque dispersa poiché contenuta nei fanghi di levigatura. Considerato che, pur con le migliori tecnologie di filtropressatura, il contenuto d’acqua all’interno dei fanghi di levigatura è pari al 30% del peso totale, il consumo di acqua a livello europeo per tale tipo di lavorazione è di oltre 28 milioni di litri, cosa ancor più grave se si tiene conto che le produzioni ceramiche avvengono solitamente in territori circoscritti (distretti). Il nuovo progetto affronta direttamente questo problema, poiché il nuovo processo rimuoverà quasi completamente il consumo di acqua: da 800 a 0,7-0,3 (a seconda del tipo di deposizione del polimero) litri per metro quadro di prodotto. Per quanto riguarda il problema dei fanghi di levigatura, questi sono composti da materiale abraso dalla piastrella, particelle abrasive distaccatesi dalle mole di levigatura e acqua: questa composizione eterogenea ne rende estremamente difficile il riutilizzo, pertanto la destinazione abituale per questo tipo di rifiuto è lo stoccaggio in discarica. Anche in questo caso si parla di numeri impressionanti: considerato che la levigatura di piastrelle ceramiche comporta una produzione di 0,6 kg di fanghi di levigatura per metro quadro di prodotto, pari ad oltre 95.000 tonnellate a livello europeo. Il nuovo progetto eliminerà completamente questo tipo di problema ambientale, poiché il nuovo processo non avrà produzione di fanghi di levigatura, non essendovi asportazione di materiale.

L’obiettivo principale del progetto era la sostituzione dell’attuale fase di finitura superficiale (levigatura, lucidatura, lappatura…) delle piastrelle ceramiche, con una innovativa tecnologia di “lucidatura additiva” che prevede, anziché l’ asportazione di materiale, la deposizione controllata di un sottilissimo strato di materiale a base polimerica, con un appropriato indice di rifrazione della luce. Mediante il presente progetto è stato possibile ottenere gli stessi risultati estetici della finitura superficiale delle piastrelle, assicurando in più un’ottimale e simultanea sigillatura di ogni porosità eventualmente presente sulla superficie. Questo ha portato quindi ad una maggior pulibilità della piastrella, ad una maggior resistenza alla proliferazione batterica, nonché ad un minor impiego di acqua e detersivi per la pulizia durante l’utilizzo sia in interni che in esterni. Il tutto con un processo di lavorazione a ridottissimo impiego di acqua, senza produzione di fanghi di levigatura e con minori consumi energetici.

Le attività che saranno svolte per lo svolgimento del progetto sono essenzialmente:

  • identificazione di polimeri o co-polimeri a base acqua che possono essere preparati in forma solida, liquida o viscosa, che abbiano le richieste caratteristiche di trasparenza e resistenza, con la possibilità di aggiungere modificatori superficiali (composti fluorurati e altri additivi funzionali)
  • implementazione di tecniche per depositare in modo omogeneo tali precursori sulla superficie ceramica, per spennellamento/spazzolatura in caso di precursori solidi o per spruzzatura a basse pressioni in caso di liquidi viscosi
  • definizione dei parametri di deposizione ottimali e del tempo di cura a ultravioletti
  • verifica della qualità delle superfici finali in termini di durabilità, qualità estetica e pulibilità
  • assemblaggio di una linea dimostrativa per il trattamento in continuo di piastrelle ceramiche utilizzando l’innovativa lucidatura additiva
  • realizzazione di set dimostrativi di piastrelle ceramiche per interno e per esterno, da pavimento e da rivestimento, e valutazione dei possibili fenomeni di degrado durante l’utilizzo
  • definizione delle procedure di pulizia e di manutenzione per l’utilizzatore finale
  • realizzazione del bilancio massa/energia del nuovo processo e confronto con lo stato dell’arte; calcolo degli indicatori ambientali e quantificazione dei benefici effettivi, sia diretti (durante la fase di produzione) che indiretti (durante l’utilizzo e a fine vita)
Oltre alle azioni tecniche sopra descritte, si svolgeranno le fondamentali azioni di gestione e monitoraggio del progetto e l’azione di dissemination volta a divulgare obiettivi e risultati di progetto, nonché portare a conoscenza dei potenziali portatori di interesse lo strumento LIFE

Le azioni tecniche del progetto W-LAP hanno avuto regolare avvio ed hanno riguardato principalmente le azioni preparatorie:

  • identificazione di polimeri a bassa frizione con precursori a base acqua che risultino trasparenti, UV curabili e rigidi,
  • implementazione di tecniche per il deposito omogeneo di precursori polimerici sulle superfici delle piastrelle,
  • definizione dei parametri ottimali per la deposizione e definizione del ciclo di solidificazione UV.

Le azioni preparatorie sono state regolarmente concluse nei termini previsti. Ad oggi il progetto risulta concluso, in particolare sono state realizzate le seguenti azioni.

Identificazione di polimeri a bassa frizione con precursori a base acqua che risultino trasparenti ed induribili con UV. L’Università degli Studi di Padova presso i propri laboratori, ha proceduto a selezionare, mediante il software CES (Cambridge Engineering Selector) i polimeri a bassa frizione con precursori a base d’acqua che risultano trasparenti, UV curabili e rigidi, modificabili in forma solida o liquido-viscosa, con la possibilità di aggiungere modificatori di tensione superficiale. La selezione ha permesso l’individuazione di una serie di materiali candidati che ha consentito il regolare avvio della successiva azione.

Implementazione di tecniche per il deposito omogeneo di precursori polimerici sulle superfici delle piastrelle. L’attività dell’Università degli Studi di Padova è proseguita con l’esame delle possibile tecniche utilizzabili per l’omogenea deposizione dei precursori polimerici sulla superficie della piastrella ceramica, sia mediante sfregamento/spazzolatura (in caso di precursori solidi), sia mediante spruzzatura a bassa pressione (in caso di liquidi viscosi). Attraverso l’utilizzo dei materiali individuati dall’azione precedente, sono state individuate le criticità delle varie tecnologie che sono la base di partenza della successiva azione.

Definizione dei parametri ottimali per la deposizione e definizione del ciclo di solidificazione UV Sulla base dei processi identificati nell’azione precedente, è stato possibile determinare i parametri di deposizione ottimali e del ciclo di cura UV per i precursori polimerici individuati nell’azione A.1. Grazie all’utilizzo delle tecniche di DoE (Design of Experiments) è stato possibile ridurre il numero delle prove, ricercando correlazioni tra le diverse variabili e le risposte ottenute. Per le prove sono stati scelti 3 dei 5 prodotti individuati e ritenuti più idonei ed è stato individuato e contattato un potenziale fornitore dei prodotti.

Valutazione della qualità della superficie finale in termini di resistenza, proprietà estetiche e facilità di pulizia. A partire dai campioni preparati in B.1, le azioni realizzate avevano l’obiettivo di valutare la qualità finale della superficie. Quando possibile sono stati condotti tests in conformità con gli standard UNI-EN o ASTM.

Assemblaggio della linea pilota finale al fine di trattare con ciclo continuativo le piastrelle ceramiche. Le condizioni ottimizzate derivanti dalle azioni B.1 e B.2 sono state utilizzate per progettare la nuova linea. La linea è stata poi utilizzata per trattare diverse tipologie di piastrelle per valutarne le capacità.

Installazione di un set di rivestimenti indoor e outdoor per valutarne le effettive prestazioni. Le installazioni avevano due obiettivi fondamentali: il primo consisteva nella valutazione effettiva dei fenomeni di degradazione dei materiali, il secondo consisteva nel dare visibilità al progetto ed ai risultati ottenuti.

Bilancio di massa ed energetico e valutazione dei risultati in comparazione con un trattamento tradizionale. Le analisi condotte dall’Università degli studi di Padova hanno mostrato un netto miglioramento dei risultati ottenibili con il nuovo trattamento sia in termini economici che in termini ambientali. A fronte dei risultati ottenuti il progetto è stato ufficialmente decretato concluso il 31 Agosto 2014.

Fondovalle ha partecipato, con proprio stand, alla fiera Cersaie, svoltasi a Bologna dal 25 al 29 settembre 2012, durante la quale ha presentato il nuovo progetto “W-LAP”.
Fondovalle ha partecipato, con proprio stand, alla fiera Cersaie, svoltasi a Bologna dal 23 al 27 settembre 2013, durante la quale ha presentato il nuovo progetto “W-LAP”.
Fondovalle ha partecipato alla fiera internazionale COVERINGS che si П svolta ad Atlanta (U.S.A.) dal 29 Aprile 2013 al 2 Maggio 2013.
Fondovalle ha partecipato, all’evento organizzato dal dipartimento di ingegneria dell’Università degli Studi di Padova per la presentazione dei progetti LIFE, svoltosi il 24 Maggio 2014, durante il quale ha presentato il progetto W-LAP.
Fondovalle ha partecipato, con proprio stand, alla fiera Cersaie, svoltasi a Bologna dal 22 al 26 settembre 2014, durante la quale ha presentato il progetto “W-LAP”.
Fondovalle ha partecipato, con proprio stand, alla fiera Cersaie, svoltasi a Bologna dal 28 settembre al 2 ottobre 2015, durante la quale ha presentato il progetto “W-LAP”.

In data 4 Agosto 2012 Fondovalle ha realizzato una pubblicazione inerente a WLAP sul periodico “ItaliaOggi” dal titolo “Così i finanziamenti LIFE+ fanno l’impresa più ecologica”.
A fine 2012 abbiamo preso parte alla pagina Facebook “Think Eco Live Green”. La pagina promuove progetti LIFE meritevoli e creare le basi per un futuro lavoro di networking ThinkEcoLiveGreen

Abbiamo allestito un chiosco informativo presso la sede di Fondovalle in cui sono disponibili brochure, volantini ed il Layman’s report riferiti al progetto.

WASTE³ is an innovative project for the energyfree valorisation of copper metallurgical WASTE³.

WASTE³ is realised whith the contribution of the LIFE finalcial instrument of the European Union.

WASTE³ is NEW FLOOR ELEMENTS FOR RESIDENTIAL HEATING.

WASTE³ is NEW CERAMIC ENAMELS whith ANTISTATIC BEHAVIOUR and ELECTROMAGNETIC SHIELDING PROPERTIES.

WASTE³ is A NATURAL HABITAT.

WASTE³ is also crisp plates or auxiliary heating elements and tubolar resistance heating elements.

I problemi ambientali affrontati e risolti dal progetto sono fondamentalmente due:

  • Gli scarti derivanti dall’estrazione del rame con procedimenti pirometallurgici
  • L’elevato consumo energetico derivante dalla produzione di elementi riscaldanti a resistenza.
Per quanto riguarda il primo punto, dobbiamo tenere in considerazione che in seguito alle lavorazioni pirometallurgiche vengono prodotto otti 2,2 Kg di scarti ogni Kg di rame prodotto Settimo e che questi scarti non vengono utilizzati per usi siderurgici ma vengono smaltiti o trattati ulteriormente come materiale inerte per costruzioni idrauliche per esempio nelle banchine dei porti; ogni anno, circa 24.6 milioni di tonnellate di scarti di questo tipo vengono generati nel mondo e 5.56 milioni nella sola Europa e la maggior parte viene semplicemente smaltito nonostante siano molte le applicazioni che questi materiali potrebbero avere, anche se necessiterebbero di ulteriori lavorazioni il che renderebbe il bilancio ambientale finale negativo. Il progetto WASTE³ ha trovato il modo di riutilizzare questi materiali sfruttando le proprietà intrinseche degli scarti per creare nuovi materiali con caratteristiche uniche, il che riduce quella parte di scarti che fino ad ora era destinata alle discariche, con i relativi aspetti positivi per l’ambiente, inoltre le lavorazioni sulle scorie, in base al progetto WASTE³, necessitano solo di un piccolo apporto energetico determinando un impatto ambientale positivo anche in questo campo. Per quanto riguarda il secondo problema dobbiamo tenere in considerazione che gli scarti incarnano interessanti proprietà semiconduttive e ferromagnetiche in quanto sono composti per lo più da ossidi di ferro e silicati e hanno una bassa energia intrinseca, quindi se sostituiti a materiali come il SiC che invece incarna una elevata energia intrinseca, determinano un sostanziale risparmio energetico nei trattamenti che li coinvolgono. L’energia intrinseca di una resistenza di carburo di silicio sinterizzata è di 60 MJ/Kg, che sale fino a 110 MJ/Kg quando viene usato il molybdenum disilicide, e l’impatto ambientale per la produzione di ceramiche avanzate è di 5 e 8 Kg di CO2 per ciascun Kg di SiC o MoSi2. La sostituzione di tali elementi con elementi a minor energia intrinseca, che presentino proprietà simili, determina un minore consumo energetico e dunque un minore impatto sull’ambiente.

L’obiettivo principale del progetto era la conversione dei rifiuti (scorie) derivanti dalla metallurgia del rame in elementi riscaldanti e smalti semiconduttivi da utilizzare in applicazioni residenziali; ciò significa riconvertire e riutilizzare gli scarti della lavorazione del rame, quali ossidi e silicati di ferro, per la realizzazione, per esempio, di pavimentazioni riscaldanti ad uso domestico, determinando in tale modo una riduzione nella produzione di CO2 e nei consumi energetici. Il progetto non si limitava solamente a riutilizzare le scorie prodotto otte nella metallurgia del rame, ma aveva l’obiettivo di sviluppare nuovi prodotto otti ad elevate performance realizzati a partire da tali rifiuti:

  • nuovi elementi da pavimentazione per riscaldamento residenziale e non, in sostituzione degli elementi riscaldanti da parete convenzionali, ottenuti per sinterizzazione a basse temperature;
  • innovativi smalti ceramici con funzioni antistatiche e proprietà di schermatura elettromagnetica per piastrelle da pavimentazione, da rivestimento e da ricopertura, ottenuti per fusione, frittaggio e cottura su supporto ceramico;
  • resistenze tubolari riscaldanti ottenute per sinterizzazione;
  • piatti crisp™ per la cottura di cibi a microonde o elementi ausiliari / assorbitori di microonde per utilizzi in impianti industriali, mediante fusione.

Per fare ciò, i partner si sono proposti, quindi, di realizzare una linea pilota per prodotto urre campioni dei nuovi prodotto otti e dimostrare la fattibilità della loro realizzazione industriale. I principali risultati attesi dal presente progetto erano quindi:

  • utilizzo di scarti della metallurgia del rame, che attualmente non vengono utilizzati se non in piccola parte, che dunque non necessitano più di essere smaltiti (600g per assorbitore di microonde, 1300 g per m2 di pavimentazione, 800 g per kg di smalti ceramici);
  • sostituzione di materiali ad elevata embodied energy, come il carburo di silicio o il disiliciuro di molibdeno, per la costruzione di elementi riscaldanti, con materiali di scarto a minor embodied energy, una minore energia e, dunque, determinando risparmio energetico e ridotte emissioni di gas effetto serra durante le fasi di lavorazione;
  • utilizzo di altri materiali riciclati, quale il vetro, per diminuire la temperature di processo e aumentare la lavorabilità del prodotto Settimo, o ancora argille o ossidi alcalini recuperati;
  • sviluppo di materiali ad elevate prestazioni in grado di ridurre il consumo energetico durante il loro utilizzo;
  • utilizzo di nuovi materiali come assorbitori ausiliari di microonde, aumentando l’efficienza dei forni a microonde (da 75% a 95%);
  • schermatura dai campi elettromagnetici ad alta frequenza;
  • aumento della sicurezza in ambienti a rischio di esplosioni, grazie alle proprietà antistatiche della copertura.

Al fine di raggiungere gli obiettivi prefissati, e data la complessità del progetto, i proponenti hanno definito una serie di attività che sono state svolte per raggiungere i risultati attesi e farlo nei tempi previsti. Queste attività sono state:

  • Raccolta, caratterizzazione e preparazione degli scarti al fine di trovare fonti di scarti della metallurgia del rame, in grado di fornire un flusso costante di materie prime, e che permettessero di caratterizzarne le proprietà in modo da verificare se idonei all’utilizzo. Questa fase è stata importante anche per determinare se e quali operazioni preparatorie fossero necessarie per rendere i rifiuti utilizzabili nei successivi processi di lavorazione.
  • Definizione delle tecniche di formatura e sinterizzazione al fine di determinare le condizioni ottimali per raggiungere un’efficiente formatura e sinterizzazione dei granuli delle scorie. L’obiettivo è stato quello di determinare le procedure di trattamento migliori in modo da trasferirle poi all’impianto pilota.
  • Realizzazione di sSettimo-sistemi di formatura e sinterizzazione per la linea pilota in grado di prodotto urre parti sinterizzate. Per tali applicazioni, sono state aggiunte altre materie prime, preferibilmente riciclate, come ausili alla sinterizzazione, che hanno permesso di ottenere parti monolitiche a temperature relativamente basse. Sono state realizzate realizzate anche operazioni di finitura.
  • Definizione delle condizioni di processo delle attività di fusione e colaggio e realizzazione di campioni di prodotto otti monolitici vetrosi. In questa fase sono state definite le condizioni di processo durante le attività di fusione e colaggio, nonché è stato studiato l’utilizzo degli scarti recuperati e la possibile introduzione nel composto di formatori e modificatori vetrosi.
  • Definizione delle condizioni di processo per l’ottenimento di fritte e smalti e prove applicative su piastrelle ceramiche. Sono state testate le condizioni più appropriate di raffreddamento rapido, analizzando sia il raffreddamento a secco sia il raffreddamento umido per valutare i benefici di ciascuna tecnica.
  • Realizzazione del sSettimo-sistema di fusione e formatura per la realizzazione di piatti per cottura a microonde e smalti antistatici e con caratteristiche di schermatura elettromagnetica. Questa azione ha portato al completamento della linea pilota dimostrativa dedicata alla fusione e alla produzione dei primi campioni.
  • Assemblaggio della linea pilota e realizzazione di campioni di prodotto Settimo da utilizzare in normali applicazioni elettriche o a microonde.
  • Caratterizzazione chimica, meccanica, elettrica e dielettrica realizzando vari test ed analisi sui prodotto otti finali per stabilirne le proprietà fisiche. Questa fase è stata importante anche per verificare la sicurezza e la funzionalità dei prodotto otti prima della loro distribuzione al pubblico interessato al progetto.
  • Riciclaggio a fine vita e Eco-audit.

A fianco delle azioni prima descritte sono state svolte anche attività, non meno importanti, di gestione, monitoraggio e disseminazione del progetto, mentre la diffusione dei risultatista continuando oltre la data di termine del progetto.

Il progetto ha avuto regolare svolgimento in base a quanto previsto. Una prima fase ha visto concludersi l’attività di raccolta, caratterizzazione e preparazione delle scorie. Tale attività è stata svolta principalmente dal partner MicroEnergy, pur con il supporto di Fondovalle e dei partner universitari (UNIMORE e UNITN) per la definizione delle caratteristiche necessarie per l’utilizzo di tali rifiuti. Dopo una fase di scelta tra vari fornitori di scorie, si è individuata un’azienda austriaca in grado di fornire materiale aventi dimensioni inferiori ai 200 µm, senza variazione delle proprietà fisiche e meccaniche. Questo facilita la fase di preparazione delle scorie, poiché tramite una preliminare fase di setacciatura è possibile separare la frazione avente particelle di dimensioni inferiori ai 150 µm (circa l’80% del totale) e, sulla parte rimanente, con l’impianto di macinazione acquisito da MicroEnergy è possibile ottenere granulometrie fino a 60 µm.

Il progetto è quindi proseguito presso i laboratori del partner Università di Trento, al fine di definire le tecniche di formatura e di sinterizzazione più idonee per l’ottenimento di particolari prodotto otti, partendo da una prima caratterizzazione del materiale macinato, composto principalmente da Fe e Si (con una concentrazione sostanzialmente costante, anche in diversi lotti), con piccole quantità di Ca, Cu, Al, Zn, K e S, oltre a minime quantità di impurità (Na e Mg). Il primo risultato è stato quello di eliminare la tecnologia di tape casting, a causa della rapida sedimentazione delle particelle metalliche dovute al loro peso, a meno che questo non vengano macinate a dimensioni inferiori a 10 µm, il che aumenterebbe l’impatto ambientale del processo. L’attività è proseguita con prove di pressatura uniassiale e sinterizzazione, in atmosfera o in argon, riscontrando diverse temperature di sinterizzazione e di vetrificazione (tra 900°C e 1150°C), con sensibili variazioni delle caratteristiche del prodotto Settimo finale. Si è quindi proceduto a ulteriori prove con tecnologia SPS (Spark Plasma Sintering), con il consolidamento delle polveri a temperature notevolmente inferiori (tra 600°C e 700°C) e un’elevata densità dei campioni ottenuti. La fase successiva si è sviluppata sia in Fondovalle che in MicroEnergy, con la realizzazione dei sSettimosistemi per la formatura e la sinterizzazione dei nuovi prodotto otti e con la realizzazione dei primi prodotto otti. Più in particolare, in MicroEnergy è stato realizzato un piccolo laboratorio completo, composto da un mulino, da una pressa e da un forno a rulli e da un forno statico per la cottura dei prodotto otti in atmosfera di gas inerte, mentre in Fondovalle si sono adattati gli impianti di preparazione delle materie prime, le presse, il sistema di deposizione della graniglia, l’essiccatoio e il forno di cottura. Dalle prove effettuate si sono ottenuti diversi campioni dei nuovi prodotto otti, ed in particolare:

PANNELLI ASSORBITORI DI MICROONDE

Da utilizzarsi in impianti industriali a microonde ad elevata potenza. Una prima versione rigida è stata realizzata con un contenuto di scorie pari al 90% in peso delle piastrelle; si sono anche realizzati dei primi campioni di pannelli in matrice gommosa, flessibili e più leggere, con un contenuto di scorie fino al 60% in peso

PIROFILE PER MICROONDE

Con un contenuto di scorie pari al 45% in peso; mentre i normali contenitori sono trasparenti alle microonde, queste piastrelle possono raggiungere una temperatura di 250°C all’interno dei forni a microonde, consentendo la cottura del cibo con un processo tradizionale di trasferimento di calore, mentre le microonde riscaldano il cibo dall’interno

RESISTENZE RISCALDANTI

Da utilizzarsi in sostituzione delle resistenze tubolari in carburo di silicio o disiliciuro di molibdeno, materiali ad elevata embodied energy. Le resistenze realizzate, aventi dimensioni di 20 cm, hanno resistività molto alta e possono raggiungere rapidamente temperature fino a 1000°C per effetto Joule, applicando voltaggi convenzionali (0-100 V)

PIASTRELLE DA PAVIMENTAZIONE DA RISCALDAMENTO

Realizzate dapprima in campioni di piccole dimensioni, utilizzando una pressa da laboratorio, quindi su scala semi-industriale, con una doppia modalità: la prima modalità consiste nell’inserimento delle scorie all’interno dell’impasto, procedendo alla pressatura, all’essicazione e alla successiva sinterizzazione (cottura) all’interno del forno a rulli; una seconda modalità consiste nella realizzazione di un supporto ceramico tradizionale, nella deposizione di uno strato di graniglia, composto da scorie opportunamente selezionate, sulla superficie della piastrella cruda, una seconda fase di pressatura, essiccazione e sinterizzazione. Nel contempo, il partner Università di Modena e Reggio Emilia, in collaborazione con un’importante azienda di produzione di smalti ceramici, ha proceduto nelle prove di fusione delle scorie per l’ottenimento di fritte e smalti, svolte alla temperatura di 1550°C con crogioli di diverso tipo, con l’aggiunta di diverse polveri per agevolare la fusione e incrementare le proprietà dielettriche dei campioni. I bulk così ottenuti hanno mostrato una capacità di assorbimento delle microonde e proprietà dielettriche idonee alla prosecuzione del progetto. L’attività è quindi proseguita con le prove di preparazione e stesura delle fritte e degli smalti, realizzate da Fondovalle e UNIMORE. Le prove si sono svolte dapprima a livello di laboratorio, secondo quattro diverse modalità (un singolo strato di smalto, due strati di smalto, uno strato di engobbio e uno strato di smalto, uno strato di engobbio e due strati di smalto), dopodiché si è proceduto alla cottura del pezzo all’interno del forno industriale. Si è quindi proceduto alla stesura di diversi campioni di smalti e engobbi, con un sistema di deposizione a rulli serigrafici con retini appositamente realizzati. Anche in questo caso le prove hanno dato risultati più che soddisfacenti. Dopo la realizzazione, con i sistemi implementati, di campioni per ciascun tipo di prodotto Settimo, le attività successive si sono concentrate sulla caratterizzazione funzionale dei prodotto otti stessi. I risultati sono stati importanti, anche se non hanno sempre soddisfatto le aspettative iniziali:

PANNELLI ASSORBITORI DI MICROONDE

Le piastrelle per l’assorbimento sono state testate e una perdita di circa 6 dB / cm a 2,45 GHz è stata misurata. Sono stati presentati i campioni a molti stakeholder europei, con l’obiettivo di aumentare il loro interesse verso il prodotto Settimo e di caratterizzare con precisione le prestazioni del prodotto Settimo in condizioni di lavoro industriali. Per questo motivo assorbitori in ceramica con il 60% in peso di contenuto di scorie sono stati preparati per essere installati sulle pareti di forni a microonde. Una drastica riduzione della perdite di microonde è stata misurata. Le loro prestazioni sono uguali o migliori rispetto alle soluzioni attuali di schermatura/attenuazione (acqua, carburo di silicio, piastrelle di ferrite), che sono meno versatili e molto più costosi.

PIROFILE PER MICROONDE

Le proprietà termiche alle microonde e le prestazioni di cottura di piatti per microonde sono stati testati in un comune forno a microonde domestico. Grazie alle caratteristiche ibride assorbenti/trasmissive delle scorie/composto ceramico, la posizione del generatore di microonde incide solo leggermente sul modo di riscaldamento. Pertanto, questa tecnologia è molto adattabile perché il piatto si adatta bene a diversi forni di prodotto uttori diversi, con risultati replicabili. Per ottenere risultati di cottura sufficienti il contenitore deve essere preriscaldato per 2-3 minuti a 900W per raggiungere i 150 °C. In confronto ad un Piatto Crisp questi tempi di preriscaldamento sono un po’ più lunghi perché il piatto in ceramica pesa di più (1000 g) di un piatto Crisp metallico convenzionale (600 g). D’altro canto, l’elevata massa termica e la ritenzione termica della ceramica permette alla piastra di rimanere calda per un tempo doppio rispetto a un piatto Crisp dopo la cottura. Inoltre alcuni vantaggi di cottura si sono evidenziati: il livello di rosolatura/crisping è paragonabile o migliore rispetto ai Piatti Crisp. Inoltre, le piastre con le scorie forniscono una forte generazione di calore anche sui lati laterali, mentre il Piatto Crisp no.

RESISTENZE RISCALDANTI

Non è stato possibile portare avanti la caratterizzazione funzionale delle resistenze di riscaldamento a causa dei problemi incontrati durante lo sviluppo, in quanto dopo 10-15 cicli i campioni si rompono: le resistenze di riscaldamento non sono abbastanza performanti; abbiamo dimostrato che è possibile ottenere le resistenze, lavorano, ma hanno troppi pochi cicli di attività per applicazioni reali.

PIASTRELLE DA PAVIMENTAZIONE DA RISCALDAMENTO

Sono state prodotto otte delle piastrelle smaltate. La fritta è stata mescolata con acqua e caolino come collante e lavorati in modo da ottenere un impasto liquido. Successivamente questo è stato depositato sul supporto e sSettimoposto ad un normale trattamento di cottura tradizionale. Al supporto è stato in precedenza applicato un engobbio. L’ingobbio può essere utilizzato per diversi scopi: per dare colore; per migliorare la struttura di superficie, per fornire uno strato per fare una ulteriore decorazione ed aggiungere texture per evitare alcuni difetti. Uno dei più frequenti difetti nello smalto sono bolle dovute a gas generato durante la cottura. In particolare, l’engobbio elimina le bolle di gas abbastanza grandi da prodotto urre fori o crateri. Un’altra funzione è quella di evitare il contatto diretto tra il corpo della piastrella e lo smalto. Ciò evita il rischio di contaminazione dello smalto dalla trasformazione del corpo della piastrella in cottura. Le proprietà estetiche sono poi state valutate, considerando la presenza di difetti quali bolle e crepe. I materiali finali sono stati caratterizzati con diffrazione di raggi X, microscopia elettronica a scansione e spettroscopia Raman da UNIMORE. Altri trattamenti sono stati eseguiti cambiando il tempo del processo di riscaldamento al fine di promuovere la sinterizzazione di tutto il corpo ceramico. Attraverso i sistemi di pilota, vari tipi di campioni da analizzare sono stati quindi prodotto otti e le caratterizzazioni hanno portato alla definizione finale e completa delle proprietà meccaniche e la composizione chimica e mineralogica dei diversi prodotto otti ottenuti. Le proprietà elettriche e dielettriche dei campioni ottimizzati sono state, poi, misurate. Tutti i campioni mostrano valori di conducibilità interessanti per la presenza di alte percentuali di ferro nella matrice vetrosa, nonché per la presenza di magnetite come fase cristallina. Con le prove di riscaldamento MW, i campioni sono stati sSettimoposti a cicli di riscaldamento, suggerendo che i campioni possono essere utilizzati come materiali selettivi per applicazioni di riscaldamento a microonde. L’impatto ambientale dovuto al ciclo di vita dei prodotto otti ottenuti rispetto agli impatti dovuti al ciclo di vita dei prodotto otti tradizionali aventi le stesse funzioni è stato analizzato. L’analisi è stata condotta con la metodologia Life Cycle Assessment (LCA), al fine di considerare l’intero ciclo di vita del prodotto Settimo, dall’estrazione delle materie prime, l’uso e la fine della fase di vita, compresi i trasporti e tutte le fasi della produzione e dei processi, ottenendo una panoramica “dalla culla alla tomba”. Il confronto tra la fritta contenente scorie di rame e una tradizionale ha mostrato che la prima è il 15,35% meno impattante di quest’ultima e che la differenza è più grande nella categoria riscaldamento globale. Il confronto tra il 1 m2 di piastrelle di scorie e di 1 m2 di una piastrella in gres tradizionale mostra uno svantaggio dal punto di vista ambientale. Il danno nelle piastrelle con scorie è il 18,30% superiore al danno prodotto Settimo da quelle tradizionali. Il materiale innovativo è invece più sostenibile di quello tradizionale come assorbitore di microonde, grazie alla elevata percentuale di materiale di recupero che contiene. Infatti, l’assorbitore di microonde con scorie di rame ha un carico ambientale che è l’87% in meno di quello della piastrella tradizionale.

  • Nel giugno 2012 Ceramica Fondovalle ha partecipato all’evento “LIFE: L’eco-ambiente compie 20 anni”, organizzato da Università di Padova e tenutosi a Palazzo Bo a Padova (Italia), durante il quale ha effettuato una presentazione preliminare del progetto (la presentazione è scaricabile dalla sezione Foto e download).
  • Ceramica Fondovalle ha partecipato a CERSAIE, il Salone Internazionale della Ceramica, tenutosi a Bologna (Italia) a fine settembre 2012. Nel corso dell’evento, ha presentato il progetto WASTE³, distribuendo anche appositi pieghevoli realizzati per finalità divulgative (il pieghevole Fondovalle for Life è scaricabile dalla sezione Foto e download).
  • Ceramica Fondovalle ha partecipato anche a COVERINGS, tenutasi ad Atlanta (GA, USA) il 29/04-02/05/2013; anche in questa occasione sono stati distribuiti i pieghevoli riferiti ai progetti LIFE in corso.
  • Università di Modena e Reggio Emilia ha partecipato al 2° Congresso Globale su “Microwave Energy Applications”, che si è tenuto nel giugno 2012 a Long Beach (CA, USA), durante il quale ha esposto un poster divulgativo sulle attività svolte e avuto scambio di esperienze con i partecipanti.
  • Università di Modena e Reggio Emilia ha partecipato alla Conferenza Internazionale “FUNCTIONAL GLASSES: Properties and Applications for Energy & Information”, svoltasi a Gennaio 2013 a Siracusa (Italia), durante il quale ha esposto un poster divulgativo sulle attività svolte.
  • Alla fine di giugno 2013, Università di Modena e Reggio Emilia ha effettuato una presentazione orale sulle attività svolte nell’ambito del progetto e sui risultati raggiunti all’interno della 13° Conferenza Internazionale della “European Ceramic Society”, a Limoges (Francia).
  • Il progetto è stato divulgato tramite la partecipazione alle fiere Cersaie e Coverings, le fiere internazionali più importanti per il settore, esponendo notice boards per attirare l’interesse degli altri espositori e dei visitatori, distribuendo volantini e opuscoli e tramite la formazione del personale coinvolto per la presentazione del progetto e fornire informazioni face to face;
  • Nel maggio 2014 Fondovalle ha partecipato ad un evento sul programma LIFE organizzato presso l’Università di Padova con altri beneficiari con l’opportunità di presentare ufficialmente il progetto “WASTE³″ e spiegare gli obiettivi raggiunti anche dai progetti LIFE precedenti “Microfinishing”, concluso, e “W-LAP”, in corso, con ottime opportunità di networking oltre che finalità di diffusione dei risultati;

GREENING THE WORLD

WASTE³

Il progetto LIFE WASTE³ è frutto dell’incontro di 2 realtà aziendali e 2 realtà universitarie accomunate dalla medesima preoccupazione per l’ambiente e di conseguenza dalla stessa volontà di migliorare il mondo in cui viviamo.

Le realtà a cui si fa riferimento sono:

  • Ceramica Fondovalle s.p.a.
  • Micro Energy s.r.l.
  • Università degli studi di Trento
  • Università degli studi di Modena e Reggio

Il progetto, che si poneva come obiettivo primario la conversione di rifiuti derivanti dalla metallurgia del rame, non poteva che vedere la sua nascita dall’incontro di realtà industriali e di ricerca, data la difficoltà tecnica ed i profondi elementi innovativi che lo contraddistinguono. La Commissione Europea, tramite il programma LIFE+, ha immediatamente riconosciuto il potenziale ambientale ed innovativo del progetto WASTE³ riconoscendo ai partecipanti un aiuto finanziario per portare a termine il progetto e disseminare i risultati, affinché altre aziende possano recepire l’innovazione ecologica introdotta.

GREENING THE WORLD

Microfinishing

Microfinishing è un innovativo processo pilota, studiato da Ceramica Fondovalle S.p.A., in grado di abolire la fase di levigatura e lucidatura di piastrelle ceramiche, che, nel solo 2001, ha prodotto in Italia oltre 110.000 ton di fanghi. Tale fase, con la realizzazione del progetto Microfinishing, è stata sostituita da un innovativo metodo a secco di microfinitura mediante il bombardamento delle superfici da trattare, con particelle omogenee e simili al materiale trattato, ottenuto attraverso una specifica macinazione del grès porcellanato allo stato grezzo, utilizzato sotto forma di particelle a grana variabile, selettive, sparate sulle superfici con un metodo pneumomeccanico in grado di sollecitare e plasmare la superficie delle piastrelle in modo conveniente e tale da conferirle le caratteristiche di opacità, di lucentezza o di traslucenza volute. Questo materiale, proiettato contro le pareti della piastrella, funge da sabbia abrasiva, assumendo le funzioni specifiche attraverso preimpostate modalità di pressione, di incidenza, di composizione preordinate. Con questa metodologia innovativa può essere trattata qualsiasi tipo di superficie piana, planare, frastagliata o strutturata propria dei marmi, delle breccie e dei sassi spaccati. Particolari testine rotanti e speciali ugelli, controllati elettronicamente, formano gli elementi meccanici più salienti. Il rifiuto risultante dal processo di microfinishing può essere tal quale reimpiegato nel processo produttivo del grès porcellanato, poiché i suoi componenti sono identici alla materia prima impiegata nel processo. Il progetto Microfinishing, in virtù dell’alto contributo apportato alla politica ambientale europea, è stato beneficiario dell’ambito riconoscimento e del sostegno della Commissione Europea attraverso lo strumento finanziario LIFE+

Le attuali prassi di levigatura e di lucidatura vengono eseguite con speciali mole abrasive in carburo di silicio che, operando ad umido, producono una quantità di fanghi pari a kg 1,95 per metro quadrato di prodotto finito, di cui 0,45 kg si riferiscono all’abrasivo. Il fango è quindi composto da polvere di grès porcellanato, residui abrasi delle mole, acqua di lavaggio ed additivi del processo di flocculazione e chiarificazione. L’analisi chimica di un fango di levigatura è rappresentata come segue: SiO2 (55-65%), AlO3 (13-18%), CaO (1-3%), MgO (4-7%), Na2O+K2O (3-5%), Fe2O3+TiO2 (1-3%), perdita al fuoco per calcinazione (4-8%), cloruri (1-2%), solfati (1-2%), SiC (1-4%), metalli pesanti (inferiore 5000 ppm). I fanghi sopradescritti sono classificati rifiuti speciali e vengono provvisoriamente stoccati in sistemi a cielo aperto o ceduti a terzi per smaltimento in discarica. Non sono neppure riciclabili a causa dell’assoluta incompatibilità chimico-fisica, mineralogica e termica dei principali componenti in essi presenti. L’eterogenicità e la natura chimico-fisica e mineralogica dei fanghi, li rende comunque inutilizzabili anche dopo filtropressatura o essiccamento. Gran parte dei rifiuti industriali attualmente prodotti dai diversi cicli produttivi trovano, nel tempo, una loro forma di riciclaggio, spesso nell’ambito dello stesso ciclo produttivo; nel caso specifico, ogni tentativo di riciclaggio è stato finora inutile. Il progetto Microfinishing si proponeva di dimostrare la fattibilità di un processo in grado di risolvere alla radice il problema sopra descritto, evidenziando la possibilità di applicare un’innovativa tecnologia assolutamente pulita, priva di consumi idrici ed a costi energetici irrisori.

Gli obiettivi che Ceramica Fondovalle ha raggiunto con lo sviluppo del progetto Microfinishing ed i relativi benefici ambientali ottenibili sono così identificati e quantificati:

  • risparmio di acqua: poiché la produzione di fanghi di levigatura risulta di 1,95 kg/m2 di grès, e che tale fango contiene più del 50% di acqua, è possibile risparmiare 1 litro di acqua per m2 di grès
  • eliminazione di rifiuti speciali: è possibile eliminare la produzione di rifiuti speciali pari a quasi 2 kg/m2 di grès; rapportato alla produzione aziendale dell’anno di riferimento del progetto, questo significherebbe eliminare la produzione di ca. 4.000.000 kg di fanghi tossici all’anno e, eliminando la fase di levigatura, comporterebbe il mancato conferimento in discarica di oltre 1.000 mole abrasive esauste all’anno
  • ridotti consumi energetici: il nuovo processo comporta un fabbisogno di energia elettrica di 1 kW/h per m2 di prodotto lavorato contro i 2,38 kW/h per m2 del tradizionale ciclo di finitura superficiale, con una riduzione dei consumi energetici di oltre il 50% ca.

Ceramica Fondovalle, dapprima mediante l’attrezzaggio e l’utilizzo di una cabina sperimentale da laboratorio Norblast, quindi mediante la realizzazione interna di un prototipo di impianto di microfinishing, ha intrapreso una serie di sperimentazioni atte a pervenire alla definizione dei parametri operativi su cui progettare il prototipo ed i suoi componenti. Si è pertanto redatto un piano di sperimentazione basato su:

  • 6 Tipologie di prodotto in 3 dimensioni diverse
  • 4 Condizioni di pressione di getto
  • 4 Durate di processo
  • 3 Angoli di incidenza del flusso
  • 10 Miscele di abrasivo di diverse formulazioni

Si sono pertanto eseguite, fino a maggio 2003, oltre 560 sperimentazioni differenti, dalla cui analisi è emerso quanto segue:

  • il miglior risultato estetico e di scorrevolezza superficiale corrisponde alle condizioni di minor pressione, utilizzo degli abrasivi meno aggressivi, durata temporale maggiore, angolo di incidenza di 75°
  • il grado di pulibilità resta basso per tutte le sperimentazioni effettuate; i migliori risultati si hanno infatti in presenza di tempi di trattamento elevati, tali da rendere non industrializzabile il processo
  • i danni subiti dalle superfici in presenza di miscele troppo aggressive, combinate con elevata pressione di esercizio ed incidenza del flusso perpendicolare alla superficie, sono di natura definitiva ed irreparabile e provocano allo scarto del prodotto.

Ceramica Fondovalle ha quindi provveduto a ridefinire le modalità di formazione della superficie dei prodotti da trattare, agendo a monte del ciclo nell’area di formazione del supporto, al fine di migliorare la resistenza superficiale del prodotto e ridurre la dimensione unitaria delle particelle che compongono la superficie, così da prevenire la formazione di crateri che inducano allo scarto del prodotto. Si è quindi modificato il caricamento dello stampo, effettuando una procedura a doppio caricamento, realizzando sullo strato superficiale un caricamento con materie prime a granulometria più fine, miscelate a polveri dello smalto finale e pressato con maggior forza. Nel mese di luglio 2003, si è pervenuti ad una nuova serie di prodotti sperimentali (serie LASTRICA), in differenti formati, che, sottoposta al processo di microfinishing, sta evidenziando ottimi risultati, sia di processo che di rifinizione e senza problemi di pulibilità. Tali risultati hanno quindi permesso di presentare al CERSAIE 2003 non solo la nuova serie, ma anche il progetto LIFE+ Nei mesi successivi, le sperimentazioni hanno coinvolto ulteriori prodotti, realizzati con il sistema a doppia pressatura (tecnologia denominata BI+FUSION), ed in particolare le serie LOFT ed un prodotto allora in fase di sperimentazione, denominato BI+MIX. I risultati qualitativi ottenuti sulle nuove linee di prodotto si sono rivelati più che soddisfacenti: le sperimentazioni seguenti, effettuate utilizzando il prototipo approntato dall’azienda, hanno permesso di identificare definitivamente le miscele più idonee al trattamento di microfinishing. La sperimentazione sul prototipo di impianto ha permesso anche di affrontare le problematiche tecniche del sistema nel suo complesso, ed in particolare:

  1. il sistema pneumatico di trasporto del materiale abrasivo, inizialmente previsto a ciclo chiuso ed a movimentazione mediante aria compressa direttamente agli ugelli di spruzzatura, provocava: a) un rapido deperimento delle tubazioni di trasferimento del prodotto abrasivo; b) un forte consumo di aria compressa e quindi di energia elettrica; c) un rapido consumo dell’abrasivo e la conseguente diminuzione delle sue capacità aggressive
  2. gli ugelli orientabili dovevano possedere particolari caratteristiche di resistenza all’abrasione ed una particolare conformazione interna in grado di gestire il flusso di abrasivo anche fuori dall’ugello
  3. il sistema di separazione tra materiale abraso ed abrasivo mediante flusso d’aria aspirante, pur funzionante sul prototipo, avrebbe richiesto una pressione di esercizio esageratamente elevata, quando applicata su scala produttiva

Con la collaborazione della ditta Carlo Banfi, l’azienda ha proceduto alla realizzazione di un impianto pilota che ha permesso di superare le problematiche sopra esposte, ed in particolare:

  1. il sistema di trasporto del materiale abrasivo sfrutta ora un sistema misto meccanico, a gravità e pneumatico, nel quale l’aria compressa entra in funzione unicamente nella fase di spruzzaggio all’interno dell’ugello, ove il materiale abrasivo cade per gravità, mentre tutte le ulteriori azioni di movimentazione dell’abrasivo vengono effettuate per gravità o tramite azioni meccaniche, mediante un elevatore a tazze. Questo ha permesso: a) l’eliminazione dell’azione abrasiva sui componenti dell’impianto di trasporto; b) una sostanziale riduzione dei consumi di aria compressa (e conseguentemente di energia elettrica) dell’80% rispetto al prototipo; c) la conservazione delle capacità aggressive dell’abrasivo utilizzato.
  2. gli ugelli sono stati realizzati in carburo di tungsteno sintetizzati, preferiti a quelli in tetrabor (carburo di boro). La soluzione adottata è più costosa, ma in grado di assicurare massima efficienza in termini di prestazioni e durata. Inoltre, i componenti degli ugelli in carburo di tungsteno non presentano controindicazioni in campo ceramico, mentre il boro è un minerale particolarmente dannoso per il ciclo ceramico. L’interno dell’ugello è stato rastremato con disegno elicoidale, ed il gruppo di microfinitura è stato realizzato con 8 ugelli affiancati
  3. il sistema di separazione tra materiale abraso ed abrasivo è stato riposizionato: un elevatore a tazze trasporta la miscela in un serbatoio posto sulla sommità dell’impianto, quindi per gravità, attraverso un primo filtro per elementi grossolani, il flusso di materiale incrocia un flusso d’aria aspirante a pressione opportunamente tarata, in grado di trascinare le particelle più piccole fino al filtro abbattitore, mentre il restante materiale ancora utilizzabile ricade nel serbatoio di alimentazione ugelli. In tal modo, è stato possibile pervenire ad un’ottimale separazione dal materiale sfruttando una minima quantità di aria compressa

L’impianto pilota così realizzato è stato consegnato agli inizi di febbraio 2005, installato ed entrato in funzione il 24/02/2005. Il ritardo rispetto alle previsioni iniziali è stato causato dalla necessità di affrontare e superare le problematiche tecniche sopra esposte. A tale scopo, l’azienda ha ottenuto dalla Commissione Europea una proroga di 6 mesi del progetto Microfinishing. Il progetto si è concluso con la fase di sperimentazione per l’ottimizzazione del prodotto e del processo, che ha visto coinvolti i prodotti realizzati con il sistema Bi+Fusion e, quindi, sottoponibili al sistema microfinishing, ed in particolare le serie Loft, Lastrica, Bi+Mix, Slate Valley, Contemporanea, Natura, ovvero l’intera produzione aziendale, ad esclusione della serie North Wind. Il progetto si è regolarmente concluso nel mese di dicembre 2005.

Il principale problema ambientale a cui si rivolge il progetto è il riciclaggio di rifiuti vetrosi eterogenei, come la polveri derivanti da trattamenti metallurgici, vetri e lampade. La tecnologia, al giorno d’oggi, non permette un utilizzo efficace dei vetri non smistati alla fine della loro vita utile; ciò succede in particolare per i vetri che presentano elevati livelli di contaminazione come i vetri ceramici o i materiali ceramici.
In Europa e nel mondo vi sono rifiuti composti da vetri eterogenei in eccesso, il cui riciclaggio pone problemi tecnologici non indifferenti in quanto tali rifiuti non sono idonei per divenire prodotti in vetro senza difetti, e tipicamente il riciclaggio del vetro è fatto prevalentemente utilizzando i rottami di vetro verde o rifiuti di vetro prodotti internamente, invece che fare affidamento a fonti non omogenee. La medesima cosa avviene per rifiuti contenenti vetro e solo parzialmente vetro.
Per dare una idea della dimensione ambientale relativo ai soli vetri eterogenei, in Europa, 25.5 miliardi di bottiglie e caraffe di vetro sono state riciclate nel 2008 nell’UE27, e quasi 11,5 milioni di tonnellate di contenitori in vetro sono stati raccolti da tutta Europa (includa Norvegia, Svizzera e Turchia). Come detto in precedenza, viene solitamente utilizzato il vetro verde per il riciclaggio, di cui il 23-25% finisce in discarica. Le cifre riportate fanno riferimento a vetro proveniente da fonti qualificate.
Pertanto, sebbene la differenziazione dei prodotti e la raccolta stiano diventando delle buone pratiche in Europa, vi è ancora una mancanza di appropriate tecnologie di riciclaggio (non solo dal punto di vista della fattibilità, ma anche sotto il profilo ambientale ed economico).

L’obiettivo del progetto è la valorizzazione di vari materiali di rifiuto, al giorno d’oggi inviati in discarica, per la produzione di materiali da costruzione innovativi (mattonelle, pannelli, rivestimenti per muri e pavimenti interni ed esterni) per edifici ad alte performance in termini di peso ed isolamento termico, utilizzando un innovativo ciclo produttivo di sinterizzazione reattivo a basse temperature (<750°C). Gli scarti, che utilizzeremo in una quantità superiore al 90% in peso nella miscela, saranno composti da silicio vetroso (polveri derivanti da lavorazioni dell’acciaio e vetri eterogenei, di diversi settori produttivi) e agenti reattivi (carbonati, carburi o composti contenenti residui e residui del trattamento dell’industria alimentare), o contenitori di spazio (cloruro di sodio) che saranno utilizzati, a prescindere dal loro colore o contaminazione de parte di altri materiali. L’innovativa miscela e il metodo di sinterizzazione a basse temperature permetterà di ottenere i prodotti in un tempo molto breve (max 30 min) con notevoli risparmi energetici. Il principio della sinterizzazione reattiva è basato sul fatto che al di sopra della normale temperatura di sinterizzazione (mattoni 1000 ° C, ceramiche sanitarie 1250 ° C, altri materiali da costruzione 1400 ° C), i materiali tendono ad ingrossarsi in maniera incontrollabile. In altre parole, il processo che a basse temperature causa la graduale decrescita delle porosità, ad alte temperature genera nuove porosità, specialmente se questo processo è accompagnato dallo sviluppo di fasi gassose (derivanti dagli agenti gonfianti). Questo fenomeno, che conduce alla deformazione del pezzo, se controllato, può invece essere usato convenientemente per produrre materiali porosi, come l’argilla espansa. Il prodotto in questione non avrà tuttavia una forma e dimensione costante, cosa che è richiesta per i materiali da costruzione. In questo punto si inserisce l’innovazione del proponente che rende possibile sfruttare la presenza di una fase a bassa fusione, come quella derivante dai rifiuti in silicio, mescolati con una fase a fusione maggiore (quarzo, feldspati), che crea lo scheletro del prodotto finale e manterrà la forma e le dimensioni desiderate. Il tutto verrà realizzato con piccole quantità (3-5%) di agenti reattivi.

  • Formulazioni di miscele contenenti almeno il 90% di materiali vetrosi e formatori di vetri, derivanti da rifiuti di trattamento dell’acciaio e da prodotti vetrosi disposti in discarica e materiali salini e ceramici contaminati;
  • Studio dei processi di macinazione e mescolamento dei composti con agenti quarzo-silicio, feldsparquarzo, argilla e scarti e sviluppo di modelli predittivi di particelle delle miscela in relazione al tempo di macinazione;
  • Test di sinterizzazione reattiva in una fornace soffocata e sviluppo di modelli predittivi di porosità in relazione alla dimensione delle particelle, alla pressione di formatura e alla temperatura/tempo di cottura;
  • Definizione di 3 tipi di prodotti con diversi livelli di espansione e costruzione del mulino; test di macinazione e produzione di tre tipi di composti;
  • Atomizzazione del composto;
  • Dimensionamento degli stampi per la pressatura uni assiale per la creazione di pannelli, mattoni, muri e lastre: test di essicazione formatura e post formatura e preparazione di campioni;
  • Smaltatura con smalti decorativi o colori in modo da accrescere l’albedo;
  • Programmazione della curva di cottura nel forno a rotazione e test di sinterizzazione reattiva;
  • Definizione di parametri di finitura e test di rafforzamento sui campioni cotti;
  • Acqua di lavaggio per dissolvere il sale presente nel prodotto sinterizzato con porosità aperta e recupero del sale per mezzo di aria calda derivante dalla sezione di raffreddamento della fornace;
  • Test di operazione congiunta delle varie stazioni e analisi del prodotto risultante;
  • Acquisizione di dati operativi, bilancio di massa ed energia e valutazione dei principali indicatori ambientali; identificazione delle procedure di riciclaggio e LCA semplificato;
  • Reintroduzione nel composto di materiali cotti o materiali derivanti da trattamenti di rafforzamento; test su prodotti colorati;
  • Disseminazione degli obiettivi e dei risultati al pubblico e nel settore privato. Materiali disseminativi riportanti il logo LIFE e referenze al progetto e al programma LIFE.

I principali risultati attesi consistono nel riciclaggio di 3m3 di rifiuti al giorno, anche contaminate con Sali o materiali ceramici, che al momento non trovano una applicazione economica praticabile, a causa della loro eterogeneità e alla produzione di prodotti al alto valore tecnologico. I nuovi prodotti:

  • Consisteranno per almeno il 90% in prodotti di rifiuto;
  • Saranno ottenuti con un ciclo produttivo che prevede la sinterizzazione reattiva a basse temperature, in modo da mantenere una energia intrinseca pari a circa 5 MJ / kg;
  • Avranno una densità apparente tra 0.4 e 1.2 g/cm3 consistente in una porosità chiusa e non interconnessa;
  • Avranno una conduttività termica variabile tra i 0.16 and 0.21 W / m K, con eccellenti performance in linea con i materiali ceramici illuminati come il Poroton ®;
  • Avranno una forza di compressione di almeno 2.7 MPa, potrebbero essere utilizzati in applicazioni strutturali con bassi carichi o come elementi auto supportanti. Il loro utilizzo sarà indicato come muri esterni;
  • Saranno più sicuri per la salute umana dei pannelli in fibra di roccia o di vetro, il cui pericolo è ancora sotto fase di investigazione;
  • Saranno completamente riciclabili alla fine della loro vita utile, semplicemente macinandoli nuovamente e reintroducendoli nel ciclo produttivo;
  • Condurranno a una significativa riduzione dei rifiuti solidi poiché gli eventuali rifiuti potranno essere riutilizzati;
  • Consumeranno fino al 30% di energia in meno;
  • Saranno colorati con pigmenti naturali o colorati superficialmente, anche con smalti per accrescere l’albedo (riflettività alla radiazione solare, λ <2.5 μm) emissione agli infrarossi (infrarossi medi e lontani, λ> 2.5 μm), ad esempio per applicazioni in tetti.

Il progetto ha avuto inizio, come previsto, il giorno 1 Agosto 2014.

I primi mesi di progetto sono stati dedicati alla definizione degli aspetti gestionali e di monitoraggio del progetto stesso. È stato identificato il processo gerarchico per l’attribuzione delle responsabilità e la definizione delle decisioni, creando uno Steering Comittee ed un Team di Monitoraggio che seguiranno il progetto durante tutto il suo iter al fine di evitare sprechi di tempo e ritardi, nonché di identificare e superare velocemente tutte le problematiche che necessariamente insorgeranno.

L’Azione B.1 ha avuto inizio regolarmente secondo le tempistiche programmate e già nelle fasi iniziali del progetto sono state identificate le fonti di materie prime e seconde ed in particolare: polveri di silicio derivanti da polveri metallurgiche, materiali vetrosi, ceramiche vetrose o ceramiche contaminate, calce dai filtri ed altri agenti schiumosi. Diversi fornitori sono stati identificati, minimizzando l’area di prossimità ai proponenti al fine di contenere le emissioni inquinanti connesse al trasporto. Una lunga serie di test ha permesso l’identificazione di una miscela vetrosa di base, fondente a bassa temperatura (850°C), e tre tipologie di agenti per la creazione delle porosità: carburo di silicio, calcio carbonato e sale. I primi due sono agenti espandenti che vengono attivati dalla temperatura, il terzo invece è inserito nell’impasto e non subisce variazioni in cottura ma lascia la porosità una volta rimosso attraverso un bagno d’acqua calda.

Azioni B.2 e B.3
Le materie prime identificate sono state poi utilizzate per le conseguenti prove di preparazione: la miscela infatti deve essere macinata ad umido per poter assumere la granulometria idonea alla formazione degli elementi mediante pressatura uni assiale, quindi necessita di atomizzazione prima di poter essere maneggiata sotto forma di polvere. Questa fase è stata svolta mediante la collaborazione con aziende esterne al partenariato. Una volta ottenuta la polvere, se ne sono studiate le proprietà abrasive per poter prevedere il comportamento degli stampi tradizionali ed incrementarne la resistenza all’abrasione. La fase di pressatura, ancorché sperimentata mediante l’utilizzo di una pressa tradizionale uni assiale, è stata oggetto di messa a punto per quanto ha riguardato la pressione di esercizio: il mix di nuove materie prime presenta una plasticità radicalmente diversa rispetto ai prodotti ceramici tradizionali e quindi ha un comportamento nettamente diverso, contenendo bassissime quantità di argille. Siamo ora nelle condizioni di poter ottenere e perfettamente replicare prodotti in verde che abbiamo sottoposto a test di decorazione superficiale con diverse tecniche: smaltatura a rulli, a campana, ad aerografo, stampa digitale.

Azione B.4
Parallelamente sono continuate le prove di cottura dei campioni mediante forno di laboratorio e siamo ora nelle condizioni di cominciare i test preindustriali. Inizieremo le sinterizzazioni con un forno a rulli di piccole dimensioni per poter monitorare meglio il processo per poi passare successivamente nel forno di produzione.

GREENING THE WORLD

LIFE IN SUSTAINABUILDING

Sustainable recycling in polyvalent use of energy saving building elements