Analisi di dati sperimentali e modellazione di pirolisi di polietilene

Introduzione L’utilizzo di materie plastiche è in continua crescita in tutto il mondo, e in tutti i campi della vita moderna. A seconda della loro natura chimica esse vengono processate per creare materiali dalle proprietà e caratteristiche più svariate: fibre, film, formati, oggetti rigidi, vetrosi o gommosi, che abbinano delle ottime proprietà meccaniche ad un basso peso specifico. La sempre maggiore produzione di plastiche ha inevitabilmente fatto sorgere in questi anni il problema del loro smaltimento: trattandosi di materiali non bio degradabili, questi rimangono chimicamente stabili per un periodo di tempo che va ben oltre al loro comune ciclo di utilizzo, e il loro accumulo in discarica costituisce ormai una soluzione sempre meno sostenibile dal punto di vista ambientale. I processi di riciclo e riutilizzo di plastiche costituiscono dunque un ambito di ricerca e di applicazione fra i più interessanti della moderna ingegneria chimica. Le alternative oggi industrialmente considerate per il trattamento di rifiuti plastici sono sostanzialmente queste: - Riciclo meccanico: prevede in sintesi la rifusione, previa separazione, dei polimeri che poi possono essere riprocessati e lavorati per dare nuovi prodotti. In tutto questo bisogna tenere conto che un polimero riestruso non ha più le stesse caratteristiche di quello vergine, e questo fatto ne limita l’impiego in settori come quello alimentare. - Recupero energetico: le plastiche hanno un potere calorifico estremamente elevato, in quanto provengono essenzialmente da idrocarburi polimerizzati. Gli impianti di termovalorizzazione sono ormai una realtà molto diffusa nei paesi industrializzati, e permettono di produrre energia dalla combustione di plastiche. - Riciclo chimico: si tratta del settore più in via di sviluppo, che prevede il trattamento dei polimeri per riottenere i monomeri, che potranno essere ripolimerizzati ottenendo così del materiale vergine, oppure idrocarburi da utilizzare come combustibili. Il riciclo chimico può essere inserito nell’ottica di quello che viene chiamato feedstock recycling, ovvero recupero della materia prima. I processi oggi conosciuti per il riciclo chimico di polimeri prevedono dei trattamenti termici ad alta temperatura. Questi sono: - Pirolisi: considera la decomposizione in atmosfera priva di ossigeno ad alta temperatura, per ottenere una miscela di idrocarburi liquidi e gassosi, in particolare olefine. - Idrogenazione: i materiali vengono fatti reagire con idrogeno, per scomporli in idrocarburi liquidi.