IL PROGETTO LIFE+

Problema ambientale

Il problema ambientale al quale Argo cerca di porre rimedio riguarda l’utilizzo di oli minerali sintetici nella fase di pre-trattamento delle trasmissioni e dei motori, in quanto tali lubrificanti presentano un elevato impatto ambientale (consumo di energia, produzione di CO2 ed inquinamento delle acque: un litro di olio è in grado di contaminare un milione di litri di acqua).

Alcuni dati:

• 1156 kg CO2/Mg olio per la produzione di oli lubrificanti sintetici
• 676 kg CO2/Mg olio per la rigenerazione di oli lubrificanti sintetici
• 28 milioni di tonnellate di CO2: produzione di CO2 stimata per il 2010, a fronte di 41,7 milioni di tonnellate di oli lubrificanti sintetici (dati riferiti alla sola Europa)
• +2,3%: incremento annuo stimato nella richiesta di oli lubrificanti

Oltre a ciò l’utilizzo di oli lubrificanti sintetici all’interno delle trasmissioni e dei motori provocano la creazione di microambienti che presentano alta pressione, alte temperature e la contaminazione da parte di detriti metallici; questo richiede l’installazione di sistemi di aspirazione negli impianti di produzione, a causa della volatilità dei lubrificanti minerali.
Queste operazioni determinano circa il 20% delle perdite di lubrificante, che viene disperso nell’ambiente circostante.
Inoltre i lubrificanti sintetici sono solitamente realizzati con sostanze pericolose.

Attività di sviluppo

La realizzazione del progetto avverrà attraverso le seguenti fasi tecniche:

• ottimizzazione della dimensione delle particelle di grafite e della concentrazione nel glicerolo e determinazione dei composti di bio-lubrificanti più funzionali.
• progettazione e realizzazione di un sistema di raccolta funzionale del bio-lubrificante.
• progettazione e realizzazione di un circuito di riscaldamento per la cisterna del bio-lubrificante.
• progettazione e realizzazione di una stazione in linea per il filtraggio/separazione dei lubrificanti.
• assemblaggio dei sotto-sistemi e messa in linea dell’impianto pilota.
• test sul flusso e individuazione delle temperature ideali per operare con i bio-lubrificanti e misurazioni dei consumi energetici, dell’efficienza, della vita utile della pulizia dei bio-lubrificanti.
• test sul campo di trattori con clienti di riferimento e possibili miglioramenti emersi dalla fase di sperimentazione e di sviluppo, così come dalle indicazioni dei fornitori.
• definizione delle procedure e delle migliori pratiche per il riciclaggio.

I principali risultati tecnici ottenuti sono:

• Efficiente trattamento a basse temperature con fluidi di glicerolo grafitati (sospensioni di grafite in glicerolo recuperato);
• Durata  di vita  più lunga  dei  lubrificanti  (+20%)  grazie  alla maggiore stabilità termica;
• Maggiore protezione dalla corrosione durante lo stoccaggio, grazie alla migliore aderenza al metallo;
• Fase finale di impregnazione in olio non necessaria;
• Il pre-riscaldamento  dei  lubrificanti  permette  di avere  valori  di viscosità adeguati durante flussaggio;
• Recupero di energia dal flussaggio delle trasmissioni;
• Inferiori  perdite  di lubrificante,  dovute  alla minore  volatilità  dei  bio-lubrificanti  ed eccellente stabilità ad alta temperatura della grafite, nel gas inerte.

• Sono stati assemblati tutti i sottosistemi composti da pompe, filtri, sistemi di riscaldamento e raffreddamento, collettori di distribuzione lubrificanti sull’impianto pilota di flussaggio trasmissioni.
• Prove pratiche di flussaggio su trasmissioni di diversa potenza 80-120CV. con i nuovi lubrificanti (glicerolo grafitizzato e bio-lubrificante) hanno dato esito soddisfacente risultando le trasmissioni in ottime condizioni di detersione e pulizia.
• Analisi chimiche sulla proprietà dei nuovi lubrificanti durante le varie fasi del flussaggio, hanno prodotto indicatori che consentono di confermare una maggior durata degli stessi rispetto gli oli minerali specie con le alte temperature di esercizio.
• Sono state preparate trattrici con trasmissioni flussate nella nuova linea pilota per eseguire prove sul campo al fine di comparare i valori rilevati tra il flussaggio con gli oli minerali tradizionali e con il nuovo sistema mediante glicerolo grafitizzato e bio-lubrificante.

• Sono state ultimate ed installate le due cisterne per il bio-lubrificante dotate di inserti in lega di alluminio trattati con ioni di argento appesi all’interno delle vasche secondo uno schema preciso. Questo ha lo scopo di mettere l’olio a contatto con questi inserti il più possibile durante la miscelazione ed il ricircolo del liquido.
  I circuiti progettati sulle vasche mantengono una valida situazione fluidodinamica.
  Il bio-lubrificante da esami di laboratorio resta stabilizzato nelle sue proprietà (viscosità, senza cariche batteriche e funghi).
• I sottosistemi di filtrazione e riscaldamento dei due lubrificanti (glicerolo grafittizzato e bio- lubrificante) sono stati ultimati completamente con ottimi risultati della filtrazione in generale e separazione delle particelle metalliche.
  Rilevante è stato l’impegno nell’identificare il filtro per captare queste ultime particelle composte da vari tipi di metalli.
  Solo dopo numerose prove sono stati adottati filtri con idonei separatori magnetici con elevati campi magnetici.
• E’ stato progettato l’impianto di preriscaldamento dell’olio bio-lubrificante e del glicerolo graffitizzato.
  E’ in corso l’installazione delle due cisterne per riscaldare i liquidi con pannello solare che alimenta un convertitore di calore.
  Nel mese di Maggio verrà ultimata questa fase e seguiranno prove pratiche per verificare la validità dell’apporto dell’energia solare (senza pertanto inserire un ulteriore elemento riscaldante elettrico all’interno delle cisterne).

• L’attività riguardante l’identificazione della miscela di biolubrificanti è stata positivamente conclusa a fine dicembre 2012. In particolare per ottenere ciò si è passati attraverso diverse fasi:
  • Individuazione della grandezza ottimale delle particelle delle polveri di grafite;
  • Individuazione delle condizioni necessarie per mantenere la fluidizzazione durante il flussaggio all’interno delle trasmissioni;
  • Valutazione dei residui di materiale rimasti sui componenti delle trasmissioni dopo le prime prove;
  • Individuazione di tre composti di biolubrificanti idonei per tre diverse gamme di potenza di trasmissioni da flussare.

Sono stati eseguiti test di laboratorio per verificare la stabilità del biolubrificante se sottoposto ad alte temperature ed a centrifugazione dinamica a varie velocità ed è stato analizzato il suo effetto sui componenti in gomma attualmente utilizzati nelle trasmissioni, ciò ha evidenziato la necessità di sostituire tali componenti con componenti più resistenti in gomma teflonata.

Questo ha implicato la realizzazione di una linea di prova a dimensioni ridotte che ha reso possibile il superamento delle problematiche tecniche che avevano portato a lievi ritardi sul completamento dell’azione, senza però pregiudicare il buon esito del progetto.

La collaborazione con l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia e con il “CURA” di Padova ha reso possibile il raggiungimento di tutti gli obiettivi prefissati e l’individuazione dell’olio sperimentale che è stato denominato “FLUXOIL-BIO”.

• L’attività riguardante La progettazione e la realizzazione della cisterna per la raccolta del biolubrificante ha avuto regolare avvio, ma, sempre a causa degli eventi sismici, ha subito lievi rallentamenti durante i mesi estivi. Già dai primi giorni di ottobre sono state individuate e pianificate le attività da porre in essere per arrivare alla corretta progettazione della cisterna. Attualmente l’attività è in corso ed ha fatto riscontrare ottimi risultati: definizione della fluidodinamica della cisterna, avvio della progettazione della cisterna con particolare riferimento al diametro delle tubazioni, al tipo di pompe ed al sistema di riscaldamento. L’azione sta proseguendo linearmente e con celerità e si prevede una positiva conclusione entro il prossimi mese di marzo.
• Azioni future: è di imminente avvio l’azione riguardante la realizzazione dei sistemi ausiliari di separazione e riscaldamento. Nei prossimi mesi di addiverrà alla completa realizzazione della cisterna ed all’avvio delle prove.

Attività in corso per quanto riguarda gli studi sui oli bio-lubrificanti e la realizzazione di un modello di mini impianto per simulare il trattamento degli ingranaggi con glicerolo e grafite:

• Le attività di laboratorio sono state finalizzate a valutare le varie percentuali dei prodotti vegetali che devono comporre l’olio lubrificante. Continuano le prove di reazione chimica e fisica delle tenute di gomma e teflon usate sui trattori mantenendole a contatto con olio base bio-lubrificante. Le attività vengono svolte ad alte e basse temperature con verifiche sulle modifiche all’elasticità dei prodotti e con rilievo delle deformazioni strutturali.
• Il modello di impianto su cui eseguire le prove sperimentali su gruppi delle trasmissioni con la nuova miscela glicerolo – grafite è stato definito nel progetto. Sono state realizzate opere di carpenteria quali vasche di contenimento liquidi, applicazione di motori elettrici, comando rotazione ingranaggi trasmissione, rete di tubazioni per travaso e miscelazione prodotti nelle vasche stesse.

Il problema ambientale affrontato è l’uso di oli minerali di sintesi nel flussaggio / rodaggio delle trasmissioni e degli ingranaggi. I lubrificanti di origine minerale, infatti, presentano un elevato impatto ambientale: dal consumo di energia e produzione di CO2, all’inquinamento dell’acqua, basti pensare che un litro d’olio può contaminare un milione di litri d’acqua. Dati recenti riguardanti le equivalenti emissioni di CO2 mostrano che la produzione di olio vergine minerale determina la produzione di 1.156 kg CO2/Mg di olio. Considerando che la domanda globale di lubrificante raggiunge circa 41,7 milioni di tonnellate, di cui un quarto coinvolge paesi europei, la migliore tecnologia disponibile, cioè la rigenerazione, anche se riduce del 42% le emissioni di carbonio, non appare una soluzione al problema in quanto prevede la produzione di più di 28 milioni di tonnellate di CO2 all’anno. Inoltre, i lubrificanti sono generalmente costituiti da sostanze pericolose, come gli oli minerali altamente raffinati o zincoalchilditiofosfati, che sono classificati come molto pericolosi per la salute degli uomini (categoria di pericolo di : Carc.. 1B, R38-51 / 3).

Il progetto intendeva dimostrare la possibilità di un  pretrattamento alternativo ad alta potenza di trasmissioni ed ingranaggi, attraverso il successivo impiego di particelle sospese di grafite recuperate dalle miscele di glicerolo e biolubrificanti. Il progetto prevedeva la costruzione di una  linea pilota, dove l’uso di lubrificanti, corredata da una  superficie contenente Ag,  avrebbe portato ad una  riduzione media di 4000 kg di CO2 per anno  così come l’eliminazione di composti nocivi altamente raffinati come oli minerali o zincoalchilditiofosfati e l’eliminazione dell’inquinamento ambientale derivante dal petrolio fuoriuscito. Il progetto avrebbe portato allo stesso tempo, al recupero di glicerolo da altri processi produttivi. Il flussaggio / trattamento in particelle sospese di grafite era volto a garantire la protezione da ossigeno ed il sufficiente raffreddamento delle parti in movimento della trasmissione. È un  dato di fatto, la stabilizzazione temporanea e reversibile dei biolubrificanti permette il loro utilizzo nelle fasi successive, senza  problemi correlati alla elevata biodegradabilità degli oli, che li rende soggetti ad attacchi di batteri e funghi.

Per raggiungere gli obiettivi di cui sopra, sono state realizzate le seguenti azioni:

• Ottimizzazione delle dimensioni delle particelle di grafite e della concentrazione in glicerolo al fine di creare una sospensione adatta al flussaggio preliminare / rodaggio delle trasmissioni;
• Progettazione e realizzazione di una vasca di raccolta funzionante con biolubrificante con inserti in alluminio, in modo da fornire protezione antibatterica e dai funghi;
• Progettazione e realizzazione del circuito di riscaldamento del biolubrificante, alimentato da energia solare e da energia cinetica;
• Progettazione e realizzazione di una stazione di filtraggio / separazione dei lubrificanti, sia per sospensioni solide che liquide,e collocazione di magneti permanenti per la creazione di elevati gradienti di campo magnetico;
• Prove di flussaggio e di individuazione delle temperature di funzionamento più idonee per i biolubrificanti e misurazioni del consumo di energia, d’efficienza e di durata dei biolubrificanti;
• Prove sul campo dei trattori completi con i clienti di riferimento e definizione dei possibili miglioramenti;
• Definizione delle procedure di riciclaggio;

I principali risultati ambientali ottenuti sono:

• Completa sostituzione di oli sintetici con biolubrificanti;
• Recupero  di 4000 litri / anno  di glicerolo  per  flussaggio, utilizzando preferibilmente  il glicerolo ottenuto come sottoprodotto della produzione di biodiesel
• Riduzione  della  produzione  di CO2 (1.150-670  kg / Mg di lubrificante in meno) rispetto ad un  olio a base minerale;
• Riduzione delle emissioni di gas (- 20% in meno)
• Minore  consumo di olio  grazie  al flussaggio,  in media  60  litri per trasmissione;
• Oli meno inquinanti e più sicuri, non  contenenti oli minerali nocivi altamente  raffinati né zincoalkyldiTiofosfati;
• Protezione  dell’acqua e del suolo forma sversamenti occasionali, in caso di utilizzo di biolubrificanti anche  durante la vita del trattore;
• Utilizzo di fonti rinnovabili.

Il programma LIFE+ è lo strumento finanziario per l’ambiente dell’Unione Europea. L’obiettivo generale del programma LIFE+ è quello di contribuire alla realizzazione, all’aggiornamento e allo sviluppo di politiche ambientali e legislative rilevanti per l’Unione Europea, co-finanziando progetti pilota o dimostrativi di importanza per l’intera Europa.
Il programma LIFE+ è suddiviso in 3 parti:

• LIFE+ Natura e Biodiversità: sostiene progetti dimostrativi e migliori pratiche aventi come obiettivo la salvaguardia della natura e della biodiversità europea, per mezzo della conservazione e della protezione degli habitat naturali e delle specie animali e vegetali.
• LIFE+ Politiche e Governance ambientale: sostiene progetti pilota o innovativi che contribuiscano alla realizzazione di politiche ambientali europee e di idee, tecnologie, metodi e strumenti per lo sviluppo di politiche innovative ambientali.
• LIFE+ Informazione e Comunicazione: sostiene progetti relativi allo sviluppo di campagne di comunicazione e sensibilizzazione in merito a tematiche quali la conservazione ambientale, la protezione della natura o la conservazione della biodiversità, così come campagne per la prevenzione degli incendi nelle foreste.

Per maggiori info: http://ec.europa.eu/environment/life/index.htm, www.minambiente.it