ReMo
Recupero Mozziconi
Finanziamento: POR Calabria 2014-2020 Fesr-Fse
Periodo: 01/02/21 – 31/07/22
Budget totale CNR IIA:
Budget totale progetto:
Responsabile Scientifico: Valerio Paolini

Abstract del progetto

Il presente progetto si incentra sul miglioramento di un procedimento recentemente sviluppato volto a degradare i mozziconi di sigaretta e riciclarne i componenti, in particolare l’acetato di cellulosa, presente
nei filtri dei mozziconi di sigaretta, che potrà essere purificato e quindi impiegato come materiale per realizzare nuovi prodotti plastici, quali capi d’abbigliamento tecnico, tappezzerie, pellicole, oggettistica,
montature di occhiali e molto altro.

I soggetti che hanno lavorato al procedimento innovativo sono AzzeroCO2, una SME, e il CNR-IIA, un OdR, grazie al progetto Rinasce cofinanziato dalla regione Lazio. Questi due partners hanno intenzione di migliorare il processo iniziato con Rinasce per portarlo ad una scala maggiore con rese migliorate e avere un processo semi-automatizzato utilizzabile a livello industriale. La richiesta da parte di utenti, come comuni e aziende di raccolta dei rifiuti, hanno manifestato un grande interesse per il possibile riutilizzo dei mozziconi di sigaretta. È su questo presupposto che la presente proposta progettuale si basa e da cui parte, con l’intento di arrivare a processare circa 20.000 mozziconi, pari alla produzione giornaliera di circa 2.000 fumatori medi (10 Kg di materiale in ingresso); secondo l’OMS circa il 25% della popolazione italiana fuma, per cui si può pensare che l’impianto possa essere sfrutatato giornalmente da comuni con una popolazione di circa 10.000 abitanti, settimanalmente da comuni più grandi o aggregazioni di comuni. È evidente quindi il bacino di utenza che può essere interessato dal risultato del progetto ReMo, considerando che non esitono ad oggi in Italia nessun impianto commerciale di trattamento dei mozziconi di sigaretta; si ricorda infatti che questo rifiuto, anche quando è raccolto in modo differenziato, non viene riciclato ma mandato in discarica, con un doppio aggravio per l’ambiente e l’economia, tenendo conto che i mozziconi di sigaretta sono tra gli scarti più diffusidalle aree urbane alle spiagge (circa il 22 – 36% di tutti quelli normalmente visibili) e non sono biodegradabili.

I soggetti che hanno lavorato al procedimento innovativo sono AzzeroCO2, una SME, e il CNR-IIA, un OdR, grazie al progetto Rinasce cofinanziato dalla regione Lazio. Questi due partners hanno intenzione di migliorare il processo iniziato con Rinasce per portarlo ad una scala maggiore con rese migliorate e avere un processo semi-automatizzato utilizzabile a livello industriale. La richiesta da parte di utenti, come comuni e aziende di raccolta dei rifiuti, hanno manifestato un grande interesse per il possibile riutilizzo dei mozziconi di sigaretta. È su questo presupposto che la presente proposta progettuale si basa e da cui parte, con l’intento di arrivare a processare circa 20.000 mozziconi, pari alla produzione giornaliera di circa 2.000 fumatori medi (10 Kg di materiale in ingresso); secondo l’OMS circa il 25% della popolazione italiana fuma, per cui si può pensare che l’impianto possa essere sfrutatato giornalmente da comuni con una popolazione di circa 10.000 abitanti, settimanalmente da comuni più grandi o aggregazioni di comuni.
È evidente quindi il bacino di utenza che può essere interessato dal risultato del progett ReMo, considerando che non esitono ad oggi in Italia nessun impianto commerciale di trattamento dei mozziconi di sigaretta; si ricorda infatti che questo rifiuto, anche quando è raccolto in modo differenziato, non viene riciclato ma mandato in discarica, con un doppio aggravio per l’ambiente e l’economia, tenendo conto che i mozziconi di sigaretta sono tra gli scarti più diffusi dalle aree urbane alle spiagge (circa il 22 – 36% di tutti quelli normalmente visibili)2 e non sono biodegradabili.

Sono noti allo stato dell’arte diversi metodi per la separazione e il riutilizzo delle componenti dei filtri di sigaretta, e la comunità scientifica si è focalizzata principalmente sul recupero dell’acetato di cellulosa e della carta. Le tecniche note nell’arte possono essere classificate in due principali tipologie. La prima tipologia prevede il lavaggio dell’acetato di cellulosa solida con acqua o altri solventi che solubilizzano solamente le impurezze. Lo svantaggio di questa tipologia è legato agli elevati costi per i passaggi iniziali di triturazione e separazione dell’acetato di cellulosa dalla carta e dai residui di cenere e tabacco. La seconda tipologia prevede la solubilizzazione dell’acetato di cellulosa con un solvente, lasciando la carta e i residui di cenere e tabacco, che sono insolubili, come solidi facilmente allontanabili. Successivamente l’acetato di cellulosa viene recuperato tramite precipitazione con un anti-solvente. In questo caso, molte impurezze, come il catrame, co-precipitano con l’acetato di cellulosa e per tale ragione i filtri di sigaretta devono essere preliminarmente puliti con una serie di pretrattamenti.

I pre-trattamenti richiedono l’uso di acidi, ossidanti e altri reattivi che alterano le proprietà dell’acetato di cellulosa. In particolare, la percentuale di acetilazione viene modificata a seguito dell’idrolisi del legame estereo. Di conseguenza, le possibili applicazioni del materiale ottenuto sono parzialmente compromesse in quanto vengono cambiate le sue proprietà chimico-fisiche. Il prototipo già costruito in scala laboratorio con il progetto Rinasce appartiene alla seconda categoria e presenta i seguenti vantaggi: non necessita di eliminare tabacco e residui di cenere prima della solubilizzazione; non necessita di pretrattamenti per pulire i filtri dal catrame; permette di ottenere acetato di cellulosa senza alterare la percentuale di acetilazione, Permette di far precipitare l’acetato di cellulosa senza catrame, permette di recuperare il solvente in modo rapido ed economico, non richiede l’uso di solventi pericolosi per l’operatore o tossici per l’ambiente perché utilizza l’acqua come anti-solvente.
Il progetto ReMo intende continuare lo sviluppo sulla base di quanto già validato a livello di laboratorio per eseguire una ottimizzazione dei parametri di processo con lo scopo di massimizzare sia l’efficienza di
recupero dell’acetato di cellulosa che il suo livello di purificazione, ed uno scale-up con conseguente progettazione di un nuovo prototipo e automazione del processo nell’ottica di un uso in scenari reali.

In particolare, durante il corso del progetto, si ricorrerà ad una programmazione di tipo “Design of Experiment” per la valutazione dell’impatto dei principali parametri di processo, quali la quantità di solvente da aggiungere in funzione della massa di mozziconi di sigaretta da purificare in un dato batch, la velocità di agitazione durante la solubilizzazione, la temperatura da mantenere durante l’ebollizione del solvente e durante la precipitazione dell’acetato di cellulosa; ad una modellizzazione completa dei flussi di processo nell’ottica dell’ottimizzazione degli stessi e del dimensionamento del prototipo durante lo scale- up; alla progettazione e automatizzazione del nuovo prototipo, in grado di gestire un flusso di substrato in ingresso superiore di almeno 10 volte rispetto a quello gestito a scala di laboratorio. Si sottolinea che non esistono prototipi automatizzati di questa scala commercialmente disponibili e che il processo è innovativo: il brevetto tutela l’idea innovativa e grazie al progetto ReMo, sarà possibile risolvere le problematiche del lay-out dell’impianto e attuare miglioramenti processuali. A valle di queste operazioni e della costruzione e ottimizzazione del nuovo prototipo, verranno anche eseguite valutazioni sull’impatto ambientale e sullapossibile capitalizzazione economica del progetto. Un’analisi LCA (Life Cycle Assessment) è pianificata per valutare l’impatto dell’intero prototipo, considerandone sia i costi ambientali per la costruzione dell’impianto che soprattutto quelli legati al suo utilizzo, come i reagenti impiegati o i costi energetici, da confrontare con l’impatto positivo dato dallo smaltimento virtuoso dei mozziconi di sigaretta e il recupero di una materia prima seconda che possa quindi diminuire il carico sull’ecosistema legato alla trasformazione di cellulosa vergine in acetato di cellulosa per uso industriale.
Lo sviluppo di una value chain legata al recupero dei mozziconi è preso in considerazione, nell’ottica di utilizzare il prototipo (e sue eventuali commercializzazioni e ulteriori scale- up) per trascinare la costituzione di una filiera che parta dalla raccolta differenziata dei mozziconi di sigaretta, con benefici immediati per i cittadini, per i comuni e per l’ambiente, quali riduzione dell’ostruzione dei tombini, maggiore pulizia delle strade, minor impatto sugli organismi animali, e che arrivi fino al recupero dell’acetato di cellulosa come materia prima seconda e all’eventuale smaltimento controllato degli altri componenti dei mozziconi potenzialmente dannosi.
• CNR-IIA – www.iia.cnr.it
• AzzeroCO2 srl

Valerio Paolini
Francesco Petracchini
Ettore Guerrirero
Silvia Mosca
Mattia Perilli
Simone berti
Valentina Cozza