Progetto EcoDPI: una soluzione circolare per l’ambiente nella gestione di mascherine e DPI.

Come limitare l’aumento dei rifiuti dovuti all’uso estensivo dei dispositivi di protezione individuale (DPI) monouso, e di conseguenza il loro impatto sull’ambiente?
Per la sicurezza di tutti, è diventato obbligatorio l’utilizzo di mascherine per i cittadini sopra i sei anni, mentre il personale sanitario oltre alla mascherina deve utilizzare anche tute, cuffie, occhiali, copri scarpe.
Si può facilmente capire quali possono essere le ripercussioni per la sostenibilità ambientale, provocate dalla produzione e dall’utilizzo dei DPI, che essendo materiale monouso hanno vita breve e devono essere smaltiti mediante termodistruzione in impianti autorizzati (come previsto dal D.Lgs. 152/2006), in modo da eliminare ogni pericolo di contagio perché a rischio infezione e quindi considerati alla stessa stregua dei rifiuti pericolosi (D.P.R. 254/2003). Ma dopo tre anni di pandemia, abbiamo visto come molti di questi vengano abbandonati nell’ambiente (per strada, nei boschi, nei parchi per esempio) e sommando ogni situazione simile si può avere un’idea del pericolo per il nostro eco sistema, ma anche per la nostra salute.

Cosa può fare la ricerca industriale per questa situazione? La sua attività è orientata a cercare di migliorare la qualità della vita e a trovare soluzioni per questo scopo.
Il centro di ricerca Il Sentiero International Campus partecipa al progetto “ECOdesign e riciclo di DPI in una filiera industriale circolare”, sintetizzato dall’acronimo EcoDPI (ASSE 1 “RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE” OBIETTIVO SPECIFICO: “Incremento dell’attività di innovazione delle imprese” AZIONE 1.1.4 Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi”).
L’obiettivo non si limita solo allo smaltimento dei DPI, rientranti nella categoria dei rifiuti solidi urbani, ma esamina un sistema più ampio, che parte dalla progettazione dei DPI e prosegue fino al loro eliminazione, per ridurre il più possibile l’impatto ambientale e rischi di contagio.
Il progetto è finanziato dalla Regione Veneto che ha stanziato un importo totale di 2.029.972,00 euro (Sostegno pubblico concesso: euro 2.029.972,00), dei quali 141.625,00 euro per l’attività svolta da Il Sentiero International Campus.

Una filiera circolare in favore della sostenibilità ambientale

La sostenibilità ambientale è un argomento diffuso in molti ambiti, soprattutto negli ultimi anni a causa delle conseguenze del cambiamento climatico. La comunità internazionale si sta impegnando a limitare le emissioni di CO2, nel rispetto di quanto stabilito dalla COP, la “Conferenza delle Parti”.
Il Sentiero International Campus si è già occupato di iniziative rivolte alla salvaguardia dell’ambiente, che è ambiente rappresenta il filo conduttore anche del progetto EcoDPI, che intende studiare le fasi chiave di una potenziale filiera circolare per la produzione di DPI.
In particolare, il progetto si occupa di valorizzare i rifiuti provenienti dall’uso dei DPI, anche sanitari, studiando le fasi chiave di una potenziale filiera circolare per la produzione di tali dispositivi (acquisizione della materia prima e pre-processi, produzione, utilizzo, smaltimento), focalizzando l’attenzione sui seguenti obiettivi specifici:

• definire un modello sostenibile di produzione e gestione di DPI, di cui è emersa l’assenza nel contesto della pandemia COVID19;
• integrare competenze specifiche e capacità produttive, frammentate e disperse nel territorio;
• produrre nuova conoscenza sui temi quali ecodesign, materiali rigenerativi, gerarchia dei rifiuti, trasferibile in diversi ambiti e altre filiere produttive;
• applicare i principi di bio-economia ed economia circolare in una filiera produttiva integrata territoriale, in accordo al Circular Economy Action Plan promosso dalla UE, al fine di accelerare la transizione indicata dall’European Green Deal.

Pacchetti di lavoro e finalità del Progetto EcoDPI

Il Progetto EcoDPI ha una durata di 28 mesi ed è diviso in pacchetti di lavoro (Workpackage – WP), a loro volta contraddistinti per ambito: Ricerca Industriale (RI) e Sviluppo Sperimentale (SS). Ogni WP è seguito da partner dedicati che operano per raggiungere una determinata finalità:

1. Workpackage MP e MPS di origine sintetica per materiali riciclabili (WP-RI-1): panoramica della situazione prendendo in considerazione i diversi DPI e i materiali dei quali sono composti (maschere protettive FFP2 e FFP3, mascherine chirurgiche, guanti, sovra-camice, tute, occhiali, visiere), analisi delle attuali procedure di recupero/riciclo al termine del loro ciclo di vita.
2. Workpackage Biopolimeri per materiali riciclabili (WP-RI-2): si esamina un bio-polimero (poli-idrossi-alcanoati PHA) estratto da sostanze di scarto e rifiuti organici per la produzione di DPI riciclabili/biodegradabili/biocompostabili attraverso tecniche additive.
3. Workpackage Modificazione dei prodotti (WP-RI-3): formula e sviluppa prototipi di prodotti riciclabili, ottenuti applicando i principi di ecodesign, dalla fase di progettazione e sviluppando tecniche di raccolta, selezione, separazione e riuso/riciclo degli scarti di lavorazione e dei prodotti a fine vita.
4. Workpackage Tecniche di pirolisi per la valorizzazione industriale dei rifiuti da DPI (WP-SS-1): individua la possibilità di un possibile riciclo parziale dei DPI, recuperando parte dei materiali che li compongono.
5. Workpackage Soluzioni integrate processo/prodotto per la sterilizzazione (WP-SS-2): individua soluzioni di sterilizzazione dei rifiuti dei DPI per renderli sicuri e smaltirli senza rischi di contagio.
6. Workpackage Sostenibilità dei cicli produttivi (WP-RI-4): approfondisce la sostenibilità dei cicli produttivi attraverso un modello di simulazione predittiva.

Obiettivi del Progetto EcoDPI

I Workpackage nei quali è articolato il Progetto EcoDPI sviluppano diverse attività:

• WP-RI-1 e WP-RI-3: in queste fasi vengono individuati e sviluppati:
  – i materiali riciclabili per la produzione di DPI,
  – l’ecodesign di prototipi di DPI,
  – la messa a punto di processi/tecnologie per il riuso/recupero/riciclo,
  – la definizione di un sistema di gestione dei rifiuti da DPI.
• WP-RI-2: mira al passaggio da plastiche fossili a plastiche di natura e origine biologica, e quindi biodegradabili/biocompostabili.
• WP-SS-1: suddivide i DPI per composizione, per definire un processo completo ad oggi non consolidato (dal controllo in ingresso con imballi adeguati ed etichette verificabili e tracciabili, fino alla vendita finale di prodotti finiti e/o energia).
• WP-SS-2: definisce le metodologie di sterilizzazione dei DPI rispetto al virus Covid19, utilizzando perossido e UVC.
• WP-RI-4: porterà allo sviluppo di un modello per la simulazione integrata degli impatti energetici, idrici, e di emissioni di CO2 di un ciclo produttivo, su base oraria, e di confronto con i dati raccolti sul campo dai corrispondenti siti industriali.

Macro obiettivi del Progetto EcoDPI

Lo scopo principale del progetto è quello di investigare possibili soluzioni di produzione di DPI in una filiera territoriale, a partire dalle conoscenze, risorse e tecnologie disponibili, sperimentando prodotti e processi pilota, per evidenziare i punti di forza e di debolezza. Sotto esame soprattutto i gap strutturali e normativi che potrebbero impedire, o non rendere convenienti, investimenti industriali in tali direzioni.
Il progetto poi intende combinare diversi aspetti, da quelli produttivi a quelli economici, sempre in un’ottica di rispetto dell’ambiente:

• studio dell’applicazione dei principi dell’economia circolare a una filiera produttiva di DPI capace di selezionare opportunamente la materia prima o seconda, valutando la disponibilità attuale ed i possibili scenari futuri;
• applicazione di regole di ecodesign migliorando contestualmente il potenziale tasso di riciclo e il livello prestazionale dei dispositivi;
• ottimizzazione della gestione del fine vita dei rifiuti da DPI applicando le regole della ‘gerarchia’ nella gestione dei rifiuti;
• valorizzazione con tecniche di recupero chimico/fisico del rifiuto al fine di ottenere ulteriori prodotti con valore industriale e componenti energetiche.

Partner e ruolo de Il Sentiero International Campus

Il progetto ECODPI è articolato in modo che ad ogni WP lavori un gruppo composto da imprese e da organismi di ricerca (OdR), che vantano competenze specifiche per il raggiungimento dei risultati attesi. Questi sono: Università degli Studi di Padova (Dip. di Ingegneria Industriale, Centro Studi di Economia e Tecnica dell’Energia Giorgio Levi Cases, Dip di Neuroscienze, Dip di Medicina U.O.C. di Medicina di Laboratorio, Dip di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali); Università Cà Foscari di Venezia (Dip. di Scienze Molecolari e Nanosistemi, Dip. Scienze Ambientali, informatiche e Statistiche); Università degli Studi di Verona (Dip. di Biotecnologie); Parco Scientifico Tecnologico Galileo (Divisione MaTech, materiali innovativi e sostenibili); 3Dfast; Agenzia Chimica Italiana; Akkotex; Arte Light; Bellitalia; Chimicambiente; Coccitech; Crossing; Dolomiticert; Elite Ambiente; Filtec; Ilsa; Innoven; Sintesy Plast e Studio Gallian.
Il Progetto EcoDPI vede coinvolte le RIR Veneto Green Cluster, Venetian Smart Lighting e Ribes.

Il Sentiero International Campus è leader del WP-SS-2 ed è impegnato anche nel WP-RI-3.
Nel WP-SS-2 il centro di ricerca studia le possibilità di sterilizzazione dei dispositivi al fine di consentire il riutilizzo e soprattutto lo smaltimento, per ridurre i rischi di diffusione del virus associati al trasporto.

L’attività del SIC nel WP-SS2 è finalizzata alla progettazione e prototipazione di sistemi con tecnologia a perossido di idrogeno con integrazione della radiazione UVC.
In particolare, saranno svolte attività di:

• modellistica di processo, interazione ‘fluidi’ di processo con DPI (effetto posizionamento, geometrie, correlazione parametri processo vs uniformità di trattamento, etc.);
• analisi degli effetti sulla ‘micro e macro-struttura’ dei DPI (es. Microscopia Ottica a scansione, Microscopia elettronica-EDS, testing meccanico su tessuti e plastiche, test di filtrazione, fitting alle parti corpo protette, etc.);
• testing funzionale per misurazione step by step delle proprietà dopo ciclo di trattamento.

Le attività consentiranno di valutare i seguenti aspetti:

• parametri di processo e le modalità di sterilizzazione;
• cicli di trattamento ammissibili in dipendenza dei parametri adottati per l’inattivazione del virus COVID19,
• definire metodologie per la misura delle performance (residue) funzionali dei dispositivi.

Nel contesto del WP-RI-3, nell’ambito dei trattamenti superficiali dei DPI per il miglioramento del livello prestazionale dei dispositivi, il SIC sviluppa rivestimenti con proprietà antimicrobiche/antivirali. Le attività sono rivolte a ottimizzare i parametri di deposizione in termini di verifica dell’efficacia dei trattamenti in confronto a materiali tradizionali, per resistenza ai batteri, muffe, virus, idrorepellenza, permeabilità ai gas (CO2, O2), lavabilità, durata del trattamento.

Gli aspetti innovativi del Progetto ECODPI a difesa dell’ambiente

Il progetto EcoDPI abbraccia nel suo contesto molteplici tecnologie, che portano un elevato grado di innovazione in ogni fase del processo, dalla ricerca alla produzione fino a quella finale, che può essere il riciclo o l’eliminazione del singolo DPI, ma sempre con un riguardo alla sostenibilità ambientale.

I ‘Materiali avanzati’ caratterizzano il Workpackage WP-RI-1 ed il Workpackage WP-RI-3. In queste due fasi, le attività consentiranno di realizzare prototipi di DPI con materiali e design più sostenibili.
Dai prototipi si passa alla fase successiva, quella di ingegnerizzazione del processo di produzione, con un grado di innovazione che vanta la possibilità di impiegare nuovi polimeri antimicrobici/antimuffa/antivirali per il settore dei materiali plastici. L’obiettivo è arrivare a produrre DPI anche biocompostabili, riducendo l’impatto ambientale provocato dai rifiuti.

Le ‘Biotecnologie Industriali’ rappresentano una seconda tecnologia abilitante utilizzata sia nel Workpackage WP-RI-2, che sfrutta la bio-conversione di precursori organici in bio-polimeri ad elevato valore aggiunto mediante l’utilizzo di biomasse microbiche, sia nei Workpakage WP-RI-3 e WP-SS-2, che prevedono un programma di ricerca interdisciplinare che tocca anche l’ambito bio-medico e bio-ingegneristico.

Il Workpackage WP-SS-1 utilizza la tecnologia abilitante ‘Sistemi avanzati di produzione’, intesi come automazione logistica dei flussi fisici/informativi.

La prima parte della ricerca è coerente con la traiettoria ‘Strumenti per la sustainable supply chain e soluzioni energetiche green per i processi di fabbricazione e per il rinnovamento della vita dei prodotti’.
Nella seconda parte, le azioni sviluppate rispondono specificatamente alla traiettoria ‘Processi innovativi di trattamento e/o riutilizzo di rifiuti industriali’, finalizzata allo sviluppo di processi innovativi per il controllo e trattamento di rifiuti speciali/pericolosi e/o al loro riutilizzo in nuovi cicli produttivi o per fini energetici.

Un intero ciclo di vita sostenibile

In conclusione, la sicurezza sanitaria di tutti è vitale ma deve essere sostenibile, sia da un punto di vista economico che ambientale. L’uso intensivo delle mascherine (per citare l’esempio più comune) sia nelle strutture sanitarie sia nella vita di ognuno di noi, ha provocato un considerevole aumento dei rifiuti.
Poterle riutilizzare o smaltirle, in modo da eliminare il contagio dal virus, riduce l’impatto sull’ambiente e sulle spese di aziende e privati.
L’aspetto innovativo del progetto è la considerazione dell’intero ciclo di vita di un dispositivo di protezione individuale: per essere sostenibile, non deve essere solo riutilizzabile o smaltibile in modo rispettoso dell’ambiente, ma devono esserlo anche la progettazione, la produzione, la distribuzione e la vendita.

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