Riciclaggio dei rifiuti nell’industria chimica

Per riciclaggio dei rifiuti si intende l’insieme di metodologie e di strategie messe in atto al fine di recuperare materiali utili con l’obiettivo di riutilizzarli. Tale pratica si è sviluppata in modo particolare nell’ultimo decennio ed è attuata in molte nazioni per due motivi principali. Uno di questi è costituito dalla salvaguardia dell’ambiente e della terra che verrebbe utilizzata come discarica per i rifiuti. L’altro motivo è dovuto alla necessità di riutilizzare potenziali fonti di risorse quali metalli, legno ed energia.

Riciclaggio di prodotti chimici di base

Acido solforico. L’acido solforico può essere ottenuto da sostanze quali il solfato di ammonio che alla temperatura di circa 1000 °C produce diossido di zolfo:

(NH4)2SO4 + O2 → SO2 + N2 + 4 H2O

Il diossido di zolfo  viene poi trattato con un eccesso di ossigeno alla temperatura di 450°C e alla pressione di 1-2 atm in presenza di ossido di vanadio (V) quale catalizzatore:

2 SO2 + 4 V5+ → 2 SO3 + 4 V4+

Segue la rigenerazione del catalizzatore:

4 V4+ + O2 → 4 V5+  + 2 O2-

Il triossido di zolfo passa attraverso uno scambiatore di calore e viene sciolto in acido solforico concentrato per formare l’oleum:

H2SO4 + SO3 → H2S2O7

Infine l’oleum reagisce con l’acqua per dare acido solforico:

H2S2O7 + H2O → 2 H2SO4

 Acido cloridrico

 L’industria siderurgica utilizza una grande quantità di acido cloridrico per rimuovere impurità nel processo di decapaggio. Il bagno di decapaggio contenente acido cloridrico altamente impuro a causa degli ioni metallici presenti  può essere rigenerato per piroidrolisi: il riscaldamento dell’acido esausto in un’atmosfera ossidante determina la vaporizzazione della soluzione e la possibilità di convertire l’acido presente in acido libero separandolo dal metallo che è convertito in ossido. Ad esempio, nel caso lo ione metallico sia costituito da ferro si ha:

 4 FeCl2 + 4 H2O + O2 → 8 HCl + 2 Fe2O3

Riciclaggio all’interno dei processi

Molti processi industriali riciclano i reagenti e i prodotti al fine di evitare lo spreco di materiali rendendo il processo stesso più efficiente. Un esempio è costituito dalla sintesi del cloroetene (cloruro di vinile) che costituisce il monomero di partenza per la polimerizzazione in PVC. Il cloroetene viene ottenuto con l’alogenazione dell’etene:

CH2=CH2 + Cl2 → ClCH2-CH2Cl

Riscaldato alla temperatura di 500°C e alla pressione di 15-30 atm l’1,2-dicloroetano si decompone per dare cloroetene e acido cloridrico:

ClCH2-CH2Cl → CH2=CHCl + HCl

L’acido cloridrico viene riciclato facendolo reagire con ossigeno e etene:

2 CH2=CH2 + 4 HCl + O2 → ClCH2-CH2Cl + H2O

Nel processo il riciclo dell’acido cloridrico consente l’ottenimento di 1,2-dicloroetano che viene utilizzato, nel processo di decomposizione per dare il monomero desiderato.

Riciclaggio dei polimeri

I polimeri che hanno rivoluzionato la vita degli uomini per i vantaggi che offrono unitamente alla molteplicità dei loro utilizzi presentano il problema del riciclaggio più che ogni altro materiale prodotto.

Il riutilizzo delle materie plastiche costituisce uno dei maggiori obiettivi sia per il loro alto grado di inquinamento che per il risparmio che si potrebbe avere. Tuttavia attualmente la raccolta e lo smistamento di plastica nei polimeri specifici per tipo e per colore è un procedimento costoso.

La tecnologia sta giungendo in soccorso alla risoluzione del problema con le tecniche spettroscopiche. La spettroscopia I.R. consente di distinguere tra plastica trasparente e plastica translucida, poi un sensore di visione di colori, programmato per ignorare le etichette identifica i vari colori della plastica. La spettroscopia a raggi X consente di identificare il cloro nel PVC ed infine la spettroscopia nel vicino I.R. consente di rilevare il tipo di resina al fine di separarle a seconda della densità. La plastica può anche essere separata sulla base della densità di flottazione.

Attualmente è sviluppato il riciclaggio di poliesteri quali il PET che costituisce le bottiglie di plastica che vengono lavate, macinate e estruse in fibre. Il polietilene ad alta densità usato, ad esempio, nelle bottiglie di latte viene fuso e pressato in fogli e riciclato nelle borse di plastica. Queste ultime vengono a loro volta riciclate per ottenerne altre.

Conversione di polimeri in monomeri

Alcuni polimeri possono essere ricondotti a monomeri  che possono essere purificati per distillazione e nuovamente polimerizzati. Ad esempio i poliesteri possono dare l’estere e il diolo. Il nylon 6 può essere convertito per riscaldamento in caprolattame che a sua volta dopo purificazione e distillazione può nuovamente essere polimerizzato.

Cracking di polimeri

I polimeri, come altri composti ad alto peso molecolare possono subire un cracking ad alte temperature per trasformarsi in molecole più piccole. Ad esempio, polietilene e polipropilene possono dare alcheni e alcani a basso peso molecolare. Miscele di polimeri inoltre possono essere convertite in composti particolarmente utili tramite pirolisi o tramite ossidazione.

Questi tipi di processi hanno il vantaggio che le plastiche non devono necessariamente essere selezionate prima del trattamento. La miscela di polimeri viene trattata a oltre 200°C in atmosfera di idrogeno. Se i polimeri contengono cloro si forma HCl che viene eliminato per lavaggio. I gas rimanenti vengono riscaldati a oltre 400 °C e sottoposti a cracking con formazione di alcani, alcheni e prodotti aromatici.

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Author: Chimicamo

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