RICIRCOLA_Femtolab

Bando MISE Fondo Crescita Sostenibile - DM 1 giugno 2016, "Horizon 2020" PON “Imprese e Competitività” 2014/2020. Importo progetto approvato: 3.974 MEuro; quota CNR-ISM, in collaborazione con personale CNR-IMAA: 1.217 MEuro (finanziamento 730 kEuro). Partner: Centro Ricerche Fiat – CRF SCpA (Capofila), MECTRA Srl e CNR-ISM.

Il progetto Ricircola ha avuto come obiettivo lo sviluppo del nuovo paradigma di economia circolare da trasferire all’interno del ciclo produttivo dello stabilimento FCA di Melfi effettuando analisi di scenario di tipo energetico-ambientale e valutando le modalità di intervento e riciclo di materiali termoplastici derivanti sia dallo scarto di produzione che dal recupero di autoveicoli a fine vita. Le attività svolte dal CNR si sono così articolate nell’ambito dell’implementazione del modello di equilibrio parziale ed analisi di scenario per la sostenibilità energetico-ambientale dell’impianto produttivo FCA di Melfi e dell’analisi dei materiali plastici e loro rinobilitazione e valorizzazione ai fini del processo di riuso.
L’analisi di scenario, sviluppata nel corso del progetto, ha permesso di evidenziare il comportamento del modello TIMES4FCA sulla base di diverse ipotesi fornite esogenamente che hanno offerto come output delle soluzioni innovative di intervento da adottare all’interno dello stabilimento per l’ottimizzazione dei consumi e dei flussi delle commodities energetiche (gas naturale, elettricità, calore e freddo) e conseguente riduzione del rilascio delle emissioni in atmosfera. Sulla base delle valutazioni condotte è stato possibile individuare, anche considerando l’introduzione di nuovi approcci e materiali da impiegare per la realizzazione di componenti plastici estetici, che, in un arco temporale di 7 anni, sia possibile abbattere i costi di elettricità del 23%, di calore del 43%, dell’energia frigorifera del 14% e di gas naturale del 28% con una riduzione delle emissioni di composti organici volatili (VOC) che si azzerano quasi completamente fino ad ottenere un abbattimento del 40% di tutte le emissioni associate ai processi di combustione.

Per conseguire la rinobilitazione di scarti di componenti non metallici prodotti presso lo stabilimento FCA di Melfi e di quelli derivanti dal fine vita di veicoli (End-of-Life Vehicles - ELV) sono state definite diverse procedure diagnostiche che hanno consentito di ottenere un rapido riconoscimento dei materiali in analisi per mezzo di “finger-print” spettroscopici attraverso la Laser Induced Breakdown Spectroscopy – LIBS, che una completa caratterizzazione chimica-fisica dei materiali plastici tramite l’utilizzo della spettroscopia Raman (-Raman) analisi termogravimetriche (TGA, DTA, DSC) analisi morfologiche tramite microscopia elettronica a scansione (SEM) e mineralogiche per mezzo della diffrazione di raggi X (XRD).

A supporto delle attività di tipo sperimentale sono stati condotti studi teorici, mediante l'uso di simulazioni ab-initio, sulle proprietà chimico-fisiche presenti all’interfaccia tra le matrici polimeriche e le diverse fasi inorganiche che compongono i materiali utilizzati per la realizzazione di componenti plastici estetici e non estetici di automobili. Le risposte ottenute, che sono risultate essere fondamentali per la successiva definizione della morfologia e chimica degli additivanti da utilizzare per l’ottenimento di nuovi tecnopolimeri di riciclo, hanno permesso di scegliere opportunamente sia la tipologia che le quantità delle nanocariche minerali da impiegare affinché i materiali rinobilitati garantissero il rispetto delle specifiche meccaniche richieste in ambito automotive. Un altro importante risultato ottenuto nel corso del progetto è stata la dimostrazione di come la microstrutturazione indotta sulle superfici polimeriche tramite l’incidenza di impulsi laser ultracorti (120 fs) possano, per via di un forte incremento della bagnabilità del materiale, favorire un sostanziale miglioramento dei successivi processi di lavorazione come ad esempio quello di verniciatura di componenti estetici (ad es. paraurti).