Waste n. 20 maggio 2022

Soluzioni e tecnologie
per l’ambiente
Economia Circolare
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Economia Circolare
30 ECONOMIA CIRCOLARE
SCARTI NEI COMPOSITI
SCARTI NEI COMPOSITI
ECONOMIA CIRCOLARE
31
Fig. 3.
Sfridi dopo
il taglio
automatizzato
delle pelli
necessarie.
Fig.4.
Sezione di un’ala
a fine vita.
tagliate secondo vari angoli da un singolo rotolo
in cui le fibre dell’ordito sono disposte parallelamente
alla direzione principale. Questo processo,
sebbene possa essere ottimizzato con
appositi programmi di “nesting”, genera degli
sfridi di varie forme e dimensioni con le fibre
spesso orientate secondo angoli inusuali, come
mostrato in Figura 3.
Della gestione dei frammenti più piccoli discuteremo
in seguito, mentre è importante
notare che le “pezze” più grandi potrebbero
essere utilizzate talquali e quindi avere un certo
valore commerciale. Di particolare interesse
è il caso dei preimpregnati, che in quanto composti
da resine non curate costituiscono rifiuti
speciali (con relativi costi di smaltimento) ma
che per poter essere riutilizzati necessitano
di essere correttamente identificati (tipo di matrice
e fibra, e orientazione) e conservati alla
temperatura adeguata: in questo caso è necessario
prendere una decisione basata su
considerazione economiche ed ambientali
sfruttando metodologie di life cycle assessment
e life cycle costing.
Complessità del fine vita
Le maggior parte dei rifiuti prodotti nel ciclo di
vita dei materiali compositi è costituita, da parti
e componenti, in cui la matrice è stata completamente
consolidata. Questi possono provenire
da attività di ricerca e sviluppo, dal processo produttivo
(sia come piccoli frammenti asportati durante
il processo di finitura e assemblaggio che
come intere parti che non hanno superato i necessari
di controlli di qualità), e, in massima parte,
da componenti a fine vita o danneggiati irreparabilmente.
Bisogna inoltre sottolineare che,
al di là dell’intrinseca natura multifasica, i componenti
a fine vita sono da considerare come dei
rifiuti misti: infatti conterranno anche adesivi,
parti metalliche (inserti, fissaggi e rinforzi), l’anima
delle strutture a sandwich (nido d'ape o
schiuma), vernici e rivestimenti, che
richiedono uno smontaggio e una
preventiva separazione, come mostrato
in Figura 4.
Un’ulteriore problematica in merito
alla gestione dei compositi a fine vita
è la durata della loro vita utile, che
rende difficile il tracciamento e l’identificazione
degli specifici costituenti:
infatti la qualità delle fibre recuperate
risulta forte mente legata ai parametri
dei processi d’estrazione che devono
essere adeguati alla specifica
tipologia di matrice e fibre.
Un’ultima, ma importante, considerazione deve
essere dedicata ai cosiddetti materiali ancillari,
cioè quei materiali, in genere monouso, che sono
necessari al consolidamento ed alla cura dei compositi
e che sono contaminati durante il processo
di manifattura, come mostrato in Figura 5.
Sebbene siano in corso numerose attività di ricerca
finalizzate alla produzione di materiali riutilizzabili,
quest’ultimi sono smaltiti come rifiuti
speciali.
Prospettive future
Concludendo, sebbene i materiali compositi,
grazie alle loro elevante proprietà specifiche,
permettono una maggiore sostenibilità in varie
applicazioni ingegneristiche, il loro processo
produttivo genera una elevata quantità di rifiuti
(la Boeing ha riportato una relazione di 3:1 fra
i materiali compositi acquistati e quelli che effettivamente
verranno utilizzati in volo) e, attualmente,
più del 90% dei rifiuti in composito
vengono smaltiti in discarica, nonostante il loro
valore commerciale, ingegneristico e l’alto impatto
ambientale che incorporano. Nell’ultimo
decennio numerose attività di ricerca, sia accademiche
che industriali, si sono concentrate
nella risoluzione di questo problema dal punto
di vista tecnico e con risultati promettenti.
Tuttavia, considerando la complessità della catena
produttiva dei compositi, sia dal punto di
vista logistico che commerciale, ulteriori sforzi
sono necessari dal punto di vista legislativo e
gestionale. Tutto ciò rappresenta senza dubbio
un’interessante opportunità commerciale, in
linea con i recenti trend in ottica di sostenibilità
e di economia circolare.
l
Composite materials lifecycle
waste: challenges and strategies
Because of their multiphasic nature and laborious manufacturing,
composites materials generate significant volumes
and various formats of manufacturing and end-of-life waste.
The former consists of discontinuous fibres from the selvedge
of the weaving process and patches of various size of dry or
impregnated fabrics.
The latter are consolidated composites that require thermal
or chemical processes to reclaim the fibres and a remanufacturing
step to produce a usable recycled material.
Moreover, further waste is generated by single-use ancillary
materials needed for consolidation and curing. Waste management
technical solutions are being developed within academia
and industry, however further legislative and operational
efforts are needed to develop a sustainable and circular
composites industry.
Fig. 5
Sacco a vuoto
dopo la cura
di un pannello
in composito,
è evidente l’alto
numero
di materiali
ancillari.
English abstract
Maggio 2022
Maggio 2022