Circolarità del PVC con le linee di estrusione di PVC flessibile Bausano

Riciclo meccanico dei rifiuti di PVC con estrusione flessibile di PVC

Con I suoi estrusori, Bausano partecipa nel campo del riciclo meccanico dei rifiuti misti di PVC provenienti dall’industria delle costruzioni. La circolarità della catena di valore del PVC è un argomento di grande importanza per la nostra azienda.
La circolarità del PVC non è una priorità esclusiva di Bausano, ma anche una priorità europea che non ha alternative valide. Questo porta l’intera catena di fornitura a progredire verso la circolarità del PVC e a promuovere prodotti ottenuti da materiali riciclati. Bausano comprende l’urgenza e l’importanza di sviluppare linee di estrusione che aggiungano valore al recupero e circolarità del PVC.
Riciclaggio e costruzione sono parole chiave che permettono a Bausano di sviluppare un progetto di ricerca eco-innovativo e tecnicamente scalabile su scala industriale per il riciclo meccanico dei rifiuti di produzione del PVC.

Vale la pena ricordare che le metodologie di riciclo del PVC sono principalmente due: il riciclo meccanico e il riciclo chimico. I processi di riciclaggio meccanico prevedono la separazione, la macinazione e l'immissione del prodotto macinato nell'apparecchiatura di conversione, ovvero l'estrusore di rifiuti industriali. Il riciclaggio chimico, invece, si basa sull'idea di riconvertire la plastica nelle materie prime che la compongono per riutilizzarle nel processo di sintesi o in altri processi chimici. Il riciclaggio meccanico è preferito quando è disponibile un PVC con una composizione e tracciabilità note. Attualmente è la soluzione più utilizzata nell'industria e sta subendo continui miglioramenti sia per ottenere materie prime più pure sia per ottenere nuovi prodotti/utilizzi del materiale riciclato.

Gli obiettivi del Progetto e i risultati ottenuti dall’estrusione del PVC flessibile

Il processo di riciclo riguardava scarti misti di PVC rigido/plastificato post-industriale che non potevano essere separati perché contenenti profili co-estrusi, ad esempio guarnizioni per telai di finestre e porte. L'applicazione finale è la riestrusione dello stesso prodotto o di altri prodotti simili.

Il processo di produzione di guarnizioni coestruse nell'estrusione di PVC flessibile

Il PVC rigido/flessibile genera una grande quantità di scarti - Ad esempio, distacco dovuto al cambio di materiale o di colore, profili difettosi – che ammontano a circa il 12% della produzione. In passato, questo tipo di rifiuto non è mai stato al centro dell’attenzione di nessuna forma di riciclo, ma era solitamente destinato alle discariche, con costi di smaltimento che vanno da 2,0 a 2,5 euro/kg e in alcuni casi anche superiori. La sfida tecnologica per Bausano, e il settore delle materie plastiche, è stata il riciclo di questi rifiuti misti, in quanto gli scarti di lavorazione costituiti da un unico tipo di materiale, provenienti da altre linee di produzione come i profili monoestrusi e gli accessori stampati, venivano già recuperati e reimmessi nella produzione, mescolati al PVC vergine.

L'obiettivo è stato raggiunto sviluppando un processo di riciclaggio meccanico ottimizzandolo in relazione al tipo di scarto da processare. Lo scopo di questo processo era di ottenere prodotti con prestazioni comparabili a quelli prodotti esclusivamente con materiali vergini. Questo permette ai prodotti di essere offerti sul mercato, con un vantaggio altamente competitivo che consiste nel fatto che possono essere offerti sul mercato con il valore aggiunto di essere prodotti da un processo di riciclaggio.

Sviluppo di materiale riciclato e identificazione di possibili applicazioni

Nelle attività preliminari del progetto, i materiali di partenza, ovvero i composti vergini di PVC rigido e flessibile utilizzati nei profili coestrusi, sono stati analizzati. Il principale problema tecnico da affrontare durante lo sviluppo del processo di riciclo è che il PVC rigido e quello flessibile hanno profili reologici molto diversi e quindi temperature di lavorazione molto diverse, per cui è necessario trovare una finestra di parametri di processo che garantisca un'efficace miscelazione dei due tipi di materiale senza incorrere nella degradazione del polimero a causa delle alte temperature. Per poter sviluppare un composto riciclato con caratteristiche omogenee e adatte alle applicazioni di interesse, in termini di prestazioni e una finitura estetica, Bausano ha perseguito i seguenti obiettivi:

• Ottimizzazione del processo di riduzione delle dimensioni dei rifiuti
• Ottimizzazione della formulazione della miscela, attraverso l’aggiunta di additivi appropriati
• Ottimizzazione dei parametri del processo di estrusione per ridurre gli effetti della degradazione termica, garantendo al contempo una perfetta miscelazione dei due tipi di PVC.

Una serie di composti è stata poi estrusa, con composizioni diverse, prima su scala di laboratorio, con il nostro estrusore da laboratorio MD30, per studiare la fattibilità e l'estrudibilità.
Successivamente, le formulazioni e i relativi parametri di processo che hanno dato i risultati più promettenti sono stati replicati su scala industriale sul nostro estrusore bivite MD Nextmover per la rigranulazione del PVC.

Su tutte le miscele prodotte, sia dall'estrusore da laboratorio che su quello bivite, si è trattato di valutare l'omogeneità di miscelazione, dimostrare la replicabilità tecnica del processo di riciclo su scala industriale, definirne i parametri operativi ottimali e determinare le caratteristiche tecniche dell'elemento prodotto dal nuovo materiale di riciclo.
Pertanto, sono state identificate alcune potenziali applicazioni per il composto proveniente dal riciclaggio misto, eventualmente con l’aggiunta di materiale vergine rigido o flessibile necessario per raggiungere il livello di durezza richiesto nell’applicazione di interesse. Le possibili applicazioni dei pellet estrusi da un estrusore di rifiuti post-industriali possono essere tubi, profili o lo stesso prodotto coestruso iniziale che ha prodotto i rifiuti.
Per le applicazioni a base di PVC vergine, la percentuale di materiale riciclato utilizzato è stata superiore al 60%, che è il limite inferiore di plastica riciclata utilizzata per produrre prodotti certificati come "riciclati" da un processo di estrusione continua. Va notato che questa percentuale rappresentava un obiettivo particolarmente ambizioso dal punto di vista tecnico, data l'eterogeneità delle caratteristiche dei rifiuti di PVC.
Nella fase finale del progetto, ciascuno dei componenti identificati è stato realizzato fisicamente con i composti di riciclaggio sviluppati, al fine di confrontarne le prestazioni con campioni simili realizzati con materiale vergine.

Guarnizione co-estrusa in estrusione di PVC flessibile

Per la produzione della parte rigida della guarnizione coestrusa, secondo l'obiettivo di durezza definito, i composti usati provengono dai riciclati con aggiunta di PVC rigido vergine.
La guarnizione prodotta in condizioni ottimali, in termini di parametri di estrusione e composto di partenza, soddisfa i requisiti minimi di durezza e stabilità dimensionale per inserirsi correttamente nell'alloggiamento previsto per l'applicazione finale (si tratta di guarnizioni per cancelli).
La finitura finale è comparabile a quella degli stessi componenti realizzati con PVC vergine.

Asta di estrusione singola in PVC flessibile

Per la produzione di questo componente, in base alla durezza target definita, fino a 80 ShA, sono stati utilizzati compound riciclati con aggiunta di PVC rigido flessibile. La barra prodotta nelle condizioni ottimali, in termini di parametri di estrusione e miscela di partenza, soddisfa i requisiti minimi di durezza e stabilità dimensionale per inserirsi correttamente nell'alloggiamento previsto per l'applicazione finale, e si comporta anche meglio del corrispondente materiale vergine grazie alla durezza media leggermente superiore ottenuta.
Le prestazioni richieste al componente tubolare sono tali da non fuoriuscire dal suo alloggiamento in seguito a una sollecitazione di trazione, causata dalla tensione della lastra o dal vento.
Questa eventualità è dovuta sia alla deformabilità del materiale costituente sia alla geometria del componente, trattandosi di un profilo cavo. In questo caso è stato realizzato un test appositamente studiato che simula esattamente la sollecitazione descritta. La resa estetica è indistinguibile da quella del componente tubolare estruso con PVC flessibile vergine.

Conclusioni e sviluppi futuri

Il processo di riciclo del PVC a ciclo chiuso sviluppato da Bausano ha generato principalmente dati concreti di ricerca e sviluppo che possono essere applicati ai nostri clienti. A loro volta, essi beneficeranno di molti vantaggi se adotteranno il riciclo con un estrusore Bausano, anche in questo periodo storico di carenza di materie prime. Di seguito sono riportati i vantaggi:

• Un minore impatto ambientale, grazie alla drastica riduzione degli scarti di produzione conferiti in discarica e all'utilizzo di materie prime vergini provenienti da risorse fossili non rinnovabili, parzialmente sostituite con materia prima secondaria;
• Un significativo risparmio economico, nella misura in cui l'azienda vedrà ridursi immediatamente sia la voce di spesa relativa alle operazioni di smaltimento dei rifiuti di produzione precedentemente effettuate, sia il costo e la difficoltà di acquisto della materia prima;
• La possibilità di applicare i nostri sistemi di risparmio energetico a un processo di riciclo del PVC attraverso il riscaldamento a induzione del cilindro, consentendo un ulteriore risparmio economico e la tutela dell'ambiente;
• La possibilità di monitorare tutti i parametri di produzione attraverso il nostro sistema IoT Industry 4.0 Orquestra.

L'utilizzo di PVC da riciclo, con o senza l'aggiunta di PVC vergine, per nuove produzioni diverse da quelle attuali, può essere valutato come un ulteriore sviluppo futuro per ampliare la gamma di prodotti offerti da Bausano.