Selezione e riciclo dei materiali ferrosi e non ferrosi

• I vantaggi del riciclo
• Quali metalli possiamo riciclare?
• Il processo di riciclaggio
• Le macchine per la triturazione
• Innovazioni nelle macchine per la triturazione
• Altri metalli e nuovi processi
• Il ruolo del fornitore di componenti

Le risorse che il nostro pianeta mette a disposizione non sono illimitate, perciò la diffusione sempre più capillare del riciclo, in ogni sua forma, è un’azione preventiva fondamentale. In questo articolo andremo ad esaminare il ciclo di recupero dei rottami ferrosi e no, essenziale per rendere virtuoso e sostenibile il settore siderurgico. La maggior parte dei metalli presentano una riciclabilità del 100% che consente di rifondere componenti provenienti da macchinari, veicoli, costruzioni ed imballaggi e ottenere proprietà identiche al materiale “vergine”, come attesta anche il Bureau of International Recycling (BIR).

I vantaggi del riciclo

Si tratta di una scelta sia ecologica che economica, visto che anche i costi di riutilizzo sono sicuramente inferiori a quelli della produzione da zero; questa attività permette infatti di acquisire materie prime per la produzione siderurgica e al tempo stesso di risparmiare una gran quantità di risorse naturali.

Ogni tonnellata di acciaio riciclato consente di risparmiare 1,1 ton di minerale di ferro, 630 kg di carbone, 55 kg di calcare, 52 kW/h di energia elettrica, 1,8 barili di petrolio e, ultimo ma non meno importante, 2,3 m³ di spazio in discarica.

Se poniamo le cifre appena esposte a confronto con la produzione tradizionale avremo un risparmio del 74% di energia, del 90% di materie prime “vergini” e del 40% d’acqua. Inoltre, dal punto di vista ambientale si generano il 76% in meno di inquinanti e l’86% in meno di emissioni in atmosfera.

Continuando con l’esempio dei rottami ferrosi, i dati ci indicano che circa il 40% dell’acciaio prodotto in Europa è attualmente realizzato a partire da questi scarti; in poche parole, è come se, al momento della sostituzione della nostra automobile con una nuova, metà del veicolo provenisse in realtà dall’auto stessa che viene ridata al concessionario.

L’Italia si identifica come un Paese particolarmente virtuoso nella produzione di acciaio riciclato, infatti nel 2017 è riuscita a recuperare il 75% degli imballaggi ed oltre l’85% dei materiali da costruzione e per macchinari, con un risparmio diretto di 686.660 tonnellate di minerali di ferro e di 216.842 tonnellate di carbone, oltre che di 646,922 tonnellate di CO₂ per il solo settore degli imballaggi in acciaio.

Il riciclo dell’alluminio permette di ridurre grandemente l’estrazione di bauxite, consentendo di rallentare la crescita delle miniere a cielo aperto e risparmiando energia.

Basti considerare che per produrre 1 kg di alluminio riciclato si utilizza il 95% in meno di energia elettrica; quando lo si estrae dalla bauxite servono circa 14 kWh, mentre per ottenere la stessa quantità di metallo dal rottame si utilizzano solo 0,7 kWh. Nel recupero di questo materiale di grande impiego il nostro paese è il primo in Europa e il terzo nel mondo.

Quali metalli possiamo riciclare?

Le filiere di riciclaggio dell’acciaio e dell’alluminio sono quelle più consolidate ed efficienti sia in merito alla raccolta che al risparmio energetico.

Le loro principali fonti di approvvigionamento di materiale ferroso sono gli imballaggi, gli scarti di lavorazione industriali e i rottami ferrosi derivati dallo smaltimento delle autovetture a fine vita.

L’alluminio è, dopo l’acciaio, il secondo metallo più riciclato.

La complessità del processo d’isolamento necessario per giungere il metallo puro, ottenibile solo attraverso una fase elettrochimica molto costosa ed energivora, ha contribuito a sviluppare una buona filiera del riciclo, stabile sia dal punto di vista tecnologico, sia per il profilo logistico.

La principale fonte del rottame di alluminio sono gli imballaggi, anche se l’industria dell’auto inizia ad essere una fonte interessante grazie alla politica di riduzione dei pesi che ne sta aumentando l’impiego.

Il processo di riciclaggio

Il processo di riciclaggio dei materiali metallici come ferro, alluminio e rame generalmente è composto dai seguenti passaggi:

1. Raccolta e suddivisione approssimativa dei materiali
2. Compressione dei rottami, utile per ridurne il volume così da facilitare l’eventuale logistica verso il centro di triturazione/fusione e aumentare la produttività dell’impianto
3. Trasporto del materiale ai trituratori per sminuzzarlo in pezzi di piccole dimensioni facili da smistare e fondere
4. Separazione dei materiali metallici dai residui di plastica e vetro:
   • I materiali magnetici (come il ferro) sono separati tramite l’utilizzo di magneti;
   • I materiali paramagnetici (come alluminio e rame) sono separati mediante una macchina rotante che, sfruttando un campo magnetico, genera correnti indotte sui componenti spingendoli in un percorso a parte;
   • I metalli non magnetici rimasti (come gran parte degli acciai) sono separati con l’impiego di una macchina che, mentre li fa scorrere su dei rulli, ne identifica la posizione con un metal detector e li smista tramite soffi di aria compressa.
5. Rimozione di eventuali sostanze estranee, come ad esempio lo stagno, riscaldando il materiale intorno ai 500 °C
6. Trasporto dei materiali suddivisi ai forni elettrici per la fusione.

Il primo passaggio è quello più importante per la buona riuscita dell’intero processo, migliore è la selezione e la suddivisione iniziale, maggiore sarà la qualità dei prodotti che si otterranno.

Le macchine per la triturazione

Uno dei passaggi più importanti nel processo di riciclo dei materiali riguarda la triturazione dei rottami: tale procedura segue una prima separazione dei diversi metalli che compongono gli oggetti da riqualificare, per un’efficiente e veloce fusione dei possibili scarti monomateriale di grandi dimensioni, e talvolta precede una seconda separazione di materiali saldati, o non separabili se non dopo la triturazione.

Le macchine che svolgono questa attività sono particolarmente interessanti poiché personalizzabili in ogni loro aspetto, in funzione dei materiali, della produttività e della volumetria dei componenti trattati. In linea generale i trituratori sono composti da un motore, una catena di trasmissione e da uno o più alberi (da uno a quattro) definiti porta-lame poiché vi sono disposti i taglienti.

La pezzatura che si desidera dopo il processo è ciò che maggiormente influenza la scelta della macchina; se l’esigenza fosse quella di ottenere una riduzione volumetrica allora converrebbe optare per una macchina trituratrice bialbero (detta anche birotore), se invece si necessitasse di una pezzatura definita sarebbe preferibile scegliere una macchina con struttura monoalbero (detta anche monorotore o macinatore). Le macchine bialbero hanno il vantaggio di riuscire a processare materiali molto tenaci mantenendo al tempo stesso un’elevata produttività.

Le macchine monoalbero invece, oltre ad essere in grado di ottenere una pezzatura calibrata grazie all’utilizzo di una griglia che funge da vaglio, risultano essere più affidabili e meno soggette a blocchi nel caso di guasti dovuti alla presenza di materiali non idonei alla triturazione.

Infine, le macchine quadrialbero si presentano come macchine monoalbero a maggior efficienza, sono infatti dotate anch’esse di griglia per il controllo della pezzatura e in aggiunta presentano anche un’elevata produttività, ideale per il trattamento di materiali quali il RAEE, i pneumatici e i materiali speciali.

Per una descrizione dettagliata delle macchine, si consiglia la lettura dell’articolo “Macchine per la triturazione nell’industria plastica”.

Innovazioni nelle macchine per la triturazione

Come tutti i settori industriali anche la fabbricazione di macchine per la triturazione si sta evolvendo grazie alla sempre maggiore integrazione di apparati per il monitoraggio e la connessione, tipici dell’avanzamento tecnologico relativo all’Industria 4.0.

Tra le evoluzioni più semplici ma maggiormente funzionali vi è ad esempio la rimozione dell’operatore in cabina a bordo macchina, il cui compito era di controllare e fermare il macchinario in caso di malfunzionamenti.
Al fine di migliorare le condizioni di lavoro dell’operatore ed aumentare la produttività alcune aziende hanno deciso di installare una serie di telecamere sulla macchina e di passare i comandi all’operatore addetto alla movimentazione della gru che si occupa di rifornire di rottami il trituratore.

Un’altra importante innovazione riguarda il riconoscimento dei materiali processati: tramite l’ausilio di sensori di coppia e vibrazione disposti su ciascun albero la macchina è in grado di identificare la presenza di materiali indesiderati e di interrompere il processo nel caso in cui questi risultino così tenaci da compromettere la vita utile degli utensili della macchina.
Allo stesso modo la macchina è inoltre in grado di rilevare una presenza eccessiva di materiali malleabili, segno che i rottami contengono una percentuale più elevata del previsto di plastica o altri materiali anomali.

Altri metalli e nuovi processi

Anche altri materiali metallici presentano la possibilità di essere riutilizzati tuttavia i loro processi di riciclaggio risultano meno consolidati rispetto all’acciaio e all’alluminio, a causa di una più elevata difficoltà nella separazione dal resto dei rifiuti o un minor interesse economico.
Ciò non significa che non si stiano compiendo ricerche e test a proposito; ad esempio, nel campo aerospaziale e dell’oil&gas, nei quali si utilizzano soprattutto superleghe a base nickel, leghe di titanio e leghe di alluminio ad elevata resistenza, è stata attuata un’economia circolare dei prodotti, portando a rifondere i componenti che avevano raggiunto il fine vita, suddivisi per tipologia di lega, così da abbassare i costi di produzioni dovuti ai materiali e avere un impatto ambientale inferiore.

Le aziende che si occupano di questo processo hanno ottenuto un altissimo grado di riciclo, prossimo al 100%, restringendo il campo ai soli settori sopraelencati poiché essi erano già dotati di norme e documentazioni che garantiscono la bontà di ogni componente e quindi di ogni rottame prodotto.

Un’altra tipologia di metalli che attualmente si sta cercando di riciclare sono quelli presenti nei Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche, detti più semplicemente RAEE (in inglese WEEE, Waste from Electrical and Electronic Equipment).

Questi rifiuti, come è facile intuire, sono in continuo aumento e contengono svariati metalli al loro interno, molti dei quali sono di elevato interesse strategico in quanto provenienti prevalentemente da paesi extraeuropei.
Ad esempio, un telefono cellulare è composto al 25% da metalli, per la maggioranza rame, ferro, nickel, argento e zinco ma sono presenti anche piccole percentuali di platino, oro, cobalto, indio, ittrio e terre rare.

La Comunità Europea ha finanziato un progetto chiamato HYDROWEEE, volto a sfruttare processi idrometallurgici innovativi per recuperare i sopracitati metalli dai rifiuti elettronici di ultima generazione, ottenendo una purezza di oltre il 95%. Al fine di testare la fattibilità di questo progetto sono stati realizzati due impianti su scala industriale, uno fisso ed uno mobile, ognuno dei quali ha fornito ottimi risultati.

Il ruolo del fornitore di componenti

La resistenza all’usura, la resistenza a coppie elevate e la capacità di limitarne i valori sono caratteristiche fondamentali per i componenti utilizzati nelle macchine del settore appena trattato.

I limitatori di coppia ST di R+W, disponibili anche nella versione AIC con sensoristica integrata, sono fra i giunti più apprezzati in questo settore.

[autore chi = “Buffon”]