Il riciclo delle imbarcazioni composite a fine vita o degli scarti di produzione provenienti dalla costruzione di imbarcazioni composite è stato un tema di interesse a IBEX e su Professional BoatBuilder nell’ultimo decennio. Come spesso accade con nuovi materiali e processi emergenti, si è iniziato con progetti sperimentali e prototipi dimostrativi, inclusa la promettente possibilità di riciclare compositi realizzati con resine termoplastiche.

Per lo più, questo significava macinare gli scarti puliti di compositi termoplastici in materiale da reinserire in nuove strutture composite. Tuttavia, la capacità di scomporre la resina a livello molecolare, permettendo il recupero separato di fibre e resina, rimaneva per lo più una possibilità teorica, senza applicazioni su scala industriale… fino a oggi.

Il mese scorso, una coalizione di cantieri navali, esperti di gestione dei rifiuti e aziende chimiche e di materiali compositi ha annunciato un modello operativo di economia circolare per i produttori di compositi per il settore marino. Tra questi figurano il gigante francese della cantieristica Groupe Beneteau; Veolia, leader globale nella gestione dei rifiuti e nei servizi ambientali; Composite Recycling, startup specializzata nel riciclo di scarti compositi; Arkema, azienda francese di vernici e materiali; Owens Corning, produttore di fibra di vetro; e Chomarat, specialista in tessuti tecnici e rinforzi compositi.

Il progetto, basato sugli impianti produttivi di Beneteau nell’Ovest della Francia, si concentra attualmente sugli scarti di produzione derivanti da modelli realizzati con la resina termoplastica Elium di Arkema. Sottoponendo i ritagli e gli scarti al processo di termolisi di Composite Recycling, è possibile recuperare l’olio dalla resina e le fibre pulite (in vetro o carbonio), restituendoli ai produttori di resine e tessuti per essere riformulati o ritessuti e consegnati nuovamente a Beneteau per costruire nuove imbarcazioni.

Il Dilemma dello Smaltimento

La scorsa settimana ho parlato con Guillaume Perben, co-fondatore di Composite Recycling, azienda svizzera, riguardo alla genesi del progetto, che promette molto per il settore marino e altri ambiti manifatturieri alle prese con cambiamenti regolamentari e di mercato che hanno aumentato la domanda di soluzioni composite, ma allo stesso tempo hanno posto ostacoli alla loro diffusione. In questo caso sono i cantieri navali a guidare lo sviluppo.

“Tutto è iniziato nel 2021,” racconta Perben, “quando io e mio fratello, ingegnere navale, abbiamo riflettuto sul destino a lungo termine della nostra barca a vela in vetroresina di 9,1 metri (30’). La discarica sembrava la destinazione più probabile, ma io sapevo quanta energia incorporata, sostanze chimiche ancora utili e fibre contenesse la struttura dello scafo.” Dopo decenni nel business development e nella ristrutturazione nel settore automobilistico, Perben aveva lavorato più recentemente per un progetto di riciclo di pneumatici che impiegava la pirolisi (riscaldamento oltre 500°C) per recuperare materiali utili (gas e olio) dalla gomma usata. “Mi sono chiesto: ‘Quella tecnologia, applicata ai pneumatici, potrebbe funzionare per i compositi?’”

Per una risposta si è rivolto a Véronique Michaud, responsabile del Laboratorio per la lavorazione di compositi avanzati presso l’École Polytechnique Fédérale di Losanna. Lei gli ha confermato che era possibile e abbastanza conosciuto, ma quando Perben ne ha parlato con alcuni colleghi ingegneri navali, questi erano ignari della soluzione e molto interessati alla possibilità di affrontare il problema crescente dello smaltimento degli scarti di barche composite e di produzione.

“Abbiamo visto un divario enorme tra industria e scienza,” racconta Perben. È quindi tornato da Michaud, che gli ha messo a disposizione alcuni ingegneri e una piccola macchina per la termolisi per dimostrare la fattibilità della tecnologia. Entro la fine del 2021 lui e il collega Pascal Gallo hanno fondato l’azienda, raccolto fondi e costruito la prima macchina per testare campioni reali di materiali compositi e determinarne il grado di riciclabilità.

Pur essendo valida la tecnologia, Perben sapeva che avrebbero dovuto dimostrare il valore della filiera ai clienti per restare competitivi. “Ad oggi abbiamo condotto circa 500 test,” dice, principalmente per i settori automotive, aerospaziale e industrie correlate. Hanno circa 50 clienti commerciali che si affidano a Composite Recycling per dimostrare che passare ai compositi non significa rinunciare alla riciclabilità. Per esempio, se un fornitore vuole sostituire molle a balestra in acciaio nelle sospensioni auto con strutture composite, il costruttore potrebbe essere riluttante al cambiamento perché vuole rendere ogni veicolo il più possibile riciclabile. Composite Recycling può documentare e quantificare la riciclabilità e l’impronta di carbonio dell’opzione composita.

Perben ha inoltre sottolineato che i cambiamenti normativi, che vietano lo smaltimento degli scarti compositi nelle discariche in molti Paesi europei, hanno spinto l’azienda a concentrarsi sugli scarti di produzione, piuttosto che sullo smaltimento di barche dismesse. Quest’ultimo problema rimane, ma è complicato dalla chimica sconosciuta introdotta dai rivestimenti antifouling e da altri contaminanti sulle imbarcazioni usate. “Un giorno ricicleremo anche le vecchie barche,” dice, “ma ora la priorità sono gli scarti di produzione.”

Unità portatile di termolisi

Le unità portatili di termolisi da 9,1 metri possono processare fino a 400 tonnellate di scarti compositi all’anno.

Test sul campo da Beneteau

Questo ci riporta al progetto Beneteau, alimentato dalla volontà del cantiere di limitare o eliminare gli scarti compositi derivanti dalla produzione. Poiché gli scarti sono uniformi e il loro contenuto prevedibile, la sfida di Beneteau è ideale per Composite Recycling, che così può scalare e perfezionare il proprio processo di riciclo. “Abbiamo iniziato con compositi a base di Elium perché abbiamo ottenuto risultati eccellenti con quella resina,” spiega Perben. Comodamente, Beneteau produce almeno una linea di modelli utilizzando quella chimica di Arkema.

“I nostri modelli Jeanneau Sun Fast 30 One Design e, più recentemente, il Beneteau Oceanis Yacht 60, dimostrano perfettamente che la manifattura circolare nel settore nautico non è più un semplice obiettivo, ma una realtà concreta,” ha dichiarato Erwan Faoucher, Vicepresidente Innovazione e Sviluppo Sostenibile di Groupe Beneteau, nell’annuncio del progetto.

Gli scarti compositi in uscita dalla linea di produzione Beneteau vengono tagliati in sezioni piatte e raccolti in contenitori dedicati per lo smaltimento. L’azienda di gestione rifiuti Veolia trasporta i ritagli a un sito vicino, dove è installata un’unità portatile di termolisi di Composite Recycling. Questa macchina containerizzata lunga 9,1 metri può processare fino a 400 tonnellate di scarti compositi all’anno e può essere spostata su strada in base alle necessità produttive.

Perben spiega: “Apriamo il forno—immaginate un forno per pizza di 2 metri per 2 per 2 con griglie. Mettiamo i pezzi piatti sulle griglie, senza impilarli… dobbiamo far circolare il calore tra gli strati di composito.”

Il carico di 500 kg cuoce tra le tre e le quattro ore.

“Si riscalda in assenza di ossigeno,” chiarisce Perben. “Questo significa che non c’è combustione. Invece di bruciare, la resina (la parte plastica) viene vaporizzata. Poi condensiamo quel vapore per ottenere diversi livelli di olio.”

Il ricavo dai compositi Elium include oltre l’80% del N-metilolacrilammide (NMA) contenuto nella resina. Arkema recupera questo distillato per riutilizzarlo nella nuova resina Elium che torna a Beneteau per il ciclo produttivo successivo. Allo stesso modo, le fibre di vetro calcinato vengono inviate allo stabilimento Owens Corning, alimentato da energia idroelettrica del Rodano, per essere fuse e filate in nuove fibre da tessere in roving di vetro per l’uso sempre da Beneteau.

Questa è la versione semplificata. In realtà il processo presenta incertezze e sfumature man mano che sviluppano tecniche e soluzioni pratiche per soddisfare le esigenze dei clienti. Per esempio, Perben osserva che gli scarti Beneteau includono gelcoat a base poliestere sugli strati Elium dello scafo. “Agendo sui parametri di trattamento (tempo e temperatura), riusciamo a separarli, ottenendo olio da poliestere in un serbatoio e olio da Elium nell’altro.”

Oltre le termoplastiche

Perben è chiaro nel dire che, sebbene la resina Elium sia la più facile da processare per le unità mobili di Composite Recycling, la tecnologia consente di recuperare con successo componenti da laminati a base di epossidica e poliestere. Ha spiegato che il processo di termolisi può produrre un equivalente di carburante diesel dalla resina poliestere, ma quel carburante non sarebbe approvato per la combustione in Europa. Tuttavia, modificando nuovamente i parametri di trattamento, possono estrarre fenolo dai compositi epossidici e stirene dai poliestere.

“Sono sostanze molto interessanti per la produzione di nuove materie plastiche,” afferma. E la plastica può essere riciclata fino a otto volte, molto più efficacemente che bruciare il distillato come diesel una sola volta.

Perben afferma che idealmente la tecnologia di riciclo in evoluzione diventerebbe parte integrante della progettazione e pianificazione delle costruzioni, influenzando la scelta di rivestimenti, materiali di anima, fibre e resine. “Se si è intelligenti nel modo di costruire le nuove barche, queste saranno meno costose da riciclare. Questo riduce il costo extra per il produttore di rifiuti,” conclude.

Con un po’ di fortuna arriverà il giorno in cui potrà riciclare la sua barca, quella che ha ispirato il progetto. Per ora, dice, quella barca sta ancora navigando.

Fonte: Proboat.com