An integrated process system model for the design and the performance evaluation of recycling systems

Il lavoro di tesi qui proposto si focalizza sullo sviluppo di un approccio integrato processo-sistema per la modellazione e la valutazione delle prestazioni di sistemi di riciclo. Il tema del riciclo è al momento un tema di forte attualità, dato il crescente bisogno di muoversi verso un modello di sviluppo più sostenibile rispetto a quello attuale. Inoltre, la necessità strategica di recuperare elementi rari, fondamentali per prodotti ad elevato contenuto tecnologico, di cui l’Europa è carente, porterà nei prossimi anni a concentrare ancora più sforzi per la crescita di questo settore, che al momento è una fonte di lavoro per oltre mezzo milione di persone in Europa, con trend di crescita molto rilevanti (oltre il 10% in meno di 10 anni), specie considerando la situazione di crisi economica attuale. Il lavoro di tesi si sviluppa su due temi distinti, ma complementari. Nel primo, l’attenzione è rivolta ad alcuni dei più comuni processi presenti all’interno di un sistema di riciclo, ovvero la frantumazione e la separazione a correnti indotte (eddy current separation, o ECS). Per il primo processo, si è sviluppato un modello statistico sulla base di alcuni esperimenti condotti su un frantumatore presente presso i laboratori ITIA-CNR. Per quanto riguarda, invece, la separazione a correnti indotte, un modello di simulatore 3D è stato sviluppato e successivamente validato sulla base di dati sperimentali presenti in letteratura, mostrando un miglioramento del potere predittivo rispetto ai modelli esistenti. Il secondo tema riguarda soprattutto la modellazione di sistema. In quest’ambito, un nuovo modello analitico a tempo continuo, basato sul metodo di decomposizione è stato sviluppato appositamente per i sistemi di riciclo, permettendo quindi di valutare per la prima volta in quest’ambito l’effetto che i guasti e le capacità dei buffer interoperazionali hanno sulla produttività di questi sistemi, oltre che la qualità dei flussi di materiali uscenti. Sulla base dei modelli sviluppati, diverse analisi di carattere economico sono state effettuate, in particolare su un caso di riconfigurazione di un impianto di riciclo realmente esistente.