La nuova strada degli pneumatici fuori uso

primo piano
di Lorenzo
Fedele e
Stefano Nardi
Sapienza
Università di Roma
Dipartimento di
Ingegneria
Meccanica e
Aerospaziale
Analisi Tecnico-Economica
di un Processo Innovativo per
il Recupero di Pneumatici fuori uso
Premessa
La nostra epoca è, per molti versi,
unica nella storia dell’uomo conosciuta. Dopo anni di esasperato
sviluppo industriale, si stanno ricercando e sperimentando sempre
nuove metodologie finalizzate a ridurre la manipolazione dell’ambiente e, al contempo, in grado di
evitare sacrifici economici. Tale situazione procura opportunità interessanti come quella di seguito
presentata: un’azienda che smaltisce gli pneumatici fuori uso (PFU)
attraverso un complesso processo produttivo.
Un impianto, dunque, in grado di unire l’innovazione di un effettivo recupero del materiale - non di una semplice termovalorizzazione - con una reale competitività in termini di ricavi e di margini.
Lo Pneumatico
Prima di passare alla trattazione, è opportuno dare delle nozioni preliminari tutt’altro che scontate.
Gli pneumatici sono caratterizzati dall’abbinamento di materiali con caratteristiche e funzioni differenti, al fine di ottenere un prodotto quanto più possibile prestante.
I principali elementi che compongono lo pneumatico sono:
-- battistrada: è l’elemento a contatto con il terreno. È costituito da una mescola di gomma naturale o sintetica,
nerofumo e agenti vulcanizzanti, al fine di garantire al
prodotto una buona resistenza all’abrasione oltre ad
un’aderenza al suolo elevata.
-- cintura e carcassa: sono strutture di tela tessile (nylon e
poliestere), acciaio e gomma con spessori variabili.
Hanno il compito di stabilizzare l’intera struttura dello
pneumatico.
4
-- tallone (cerchietto): è la parte di accoppiamento tra lo
pneumatico e il cerchione. Attraverso di esso passano
tutte le forze trasmesse tra strada e veicolo; per questo
è rinforzato con un anello di acciaio (ricco in carbonio),
chiamato cerchietto, di diametro variabile.
Informazioni dal Mercato
Gli pneumatici sono dunque costituiti per la maggior parte da
gomma (49%), metallo (15%), fibra tessile (5%) e nerofumo
(22%); tali dati testimoniano l’enorme patrimonio di materiali
di cui gli pneumatici sono composti e ancor più rilevanti se
si pensa che ogni anno nel mondo ne vengono prodotti circa
nove milioni di tonnellate.
Gli pneumatici, una volta usurati, vengono in minima parte
indirizzati a un processo di ricostruzione che precede il loro
riutilizzo, ovvero, nella maggior parte dei casi, avviati allo
smaltimento. L’attenzione mondiale sulle metodologie di
smaltimento sono pratica piuttosto recente e a disciplinare
tali processi in campo nazionale sono i D.lgs. 36/2003 e
152/2006. Quest’ultimo vieta lo smaltimento di pneumatici
fuori uso (identificati con l’acronimo di PFU) interi o triturati
in discarica, oltre a responsabilizzare tutti i soggetti coinvolti
nella produzione, nella distribuzione, nell’utilizzo e nel consumo degli pneumatici stessi.
Grazie a questa legge, nasce nel 2009 la Ecopneus scpa,
società finalizzata al rintracciamento, alla raccolta, al trattamento e alla destinazione finale degli pneumatici fuori uso
prodotti in Italia, creata da Bridgestone, Continental,
Goodyear, Marangoni, Michelin e Pirelli.
Dalle analisi di mercato svolte nell’ultimo anno da Ecopneus,
appare chiaro che l’Italia sia in notevole ritardo rispetto al
resto dell’Europa per quanto concerne le metodologie di
smaltimento: a oggi, infatti, il 18% dei PFU prodotti viene
smaltito illegalmente in discarica, mentre il 39% viene avviato a un processo di termovalorizzazione (pratica a impatto
ambientale non trascurabile) e solo nel 18% dei casi la ma-
Anno 5 Numero 2 Marzo/Aprile 2011
primo piano
Figura 1. Diagramma qualitativo dell’azienda
teria viene recuperata dallo pneumatico. Questi dati sono
ancor più rilevanti se rapportati alle 350.000 tonnellate di
PFU prodotte annualmente nel nostro paese.
Dati alla mano, Ecopneus si è posta, fra gli altri, i seguenti
obiettivi da raggiungere nei prossimi anni:
-- controllare entro il 31/12/11 il 100% dei PFU prodotti in
Italia;
-- contrastare le sacche di illegalità;
-- incrementare la quota di recupero di materiale, promuovendone nuovi impieghi.
Prospettive di mercato così ben definite sono piuttosto rare
e proprio da qui parte l’idea di far nascere un business, che
possa conciliare il rispetto ambientale con il profitto economico.
Si propone l’apertura di uno stabilimento per la produzione
della materia prima secondaria dal PFU, valutandone la validità, soprattutto economica, mediante uno studio di fattibilità che ne evidenzierà gli aspetti principali e comunicherà
quante più informazioni possibili al fine di una completa
comprensione.
La Tecnologia Utilizzata
Il processo produttivo proposto ha il vantaggio di una concorrenza piuttosto esigua, poiché nel Lazio non sono presenti - né previsti a breve - impianti similari di elevate dimensioni. Inoltre, nel Paese, le aziende per la produzione di
materia dal PFU sono solo 12, contro le 60 necessarie a un
oculato smaltimento.
m m
Maintenance and Facility Management
Le materie prime cosiddette secondarie, si ottengono attraverso processi di lacerazione del PFU che consentono di ottenere gomma granulata di svariate granulometrie, che va
dal “triturato” (tra i 300 e i 100 mm) al “polverino” (di dimensioni inferiori a 1 mm), separata ovviamente dall’acciaio,
buono per le fonderie, e dalla fibra tessile che, se compattata, diviene un discreto combustibile. Le tecnologie principali per ottenere materia prima secondaria sono due: la granulazione criogenica, che consiste nel raffreddamento dello
pneumatico a -80° mediante l’uso di azoto (che rende la
gomma molto fragile) e la successiva triturazione, oppure la
granulazione meccanica, che invece adopera una triturazione a temperatura ambiente previo passaggio del PFU in
stazioni di lavorazione successive.
Confrontando le due tecniche, si è scelta la granulazione
meccanica in quanto, nonostante le relative difficoltà nella
triturazione, ha un costo di produzione basso rispetto alla
granulazione criogenica, che utilizza un elemento oneroso
quale l’azoto liquido, e mantiene la struttura cristallina della
gomma immutata e quindi ne conserva tutte le proprietà
meccaniche.
Non è poi da sottovalutare che la granulazione meccanica ha
impatto ambientale pressoché nullo.
Nella Figura 1 è possibile osservare il diagramma qualitativo
del processo produttivo proposto. È importante notare le tre
fasi cardine della lavorazione del PFU: la triturazione, la granulazione primaria e la secondaria, che avvengono in maniera successiva e consentono una lacerazione ottimale dello
pneumatico.
5
primo piano
Il Processo Produttivo
Gli pneumatici fuori uso vengono stoccati in un piazzale apposito e successivamente movimentati con l’ausilio di un
carrello elevatore. I PFU di autocarro, dotati di un tallone particolarmente robusto, devono essere prima trasportati allo
stallonatore che provvede a rimuovere entrambi i talloni, al
fine di evitare danneggiamenti dei macchinari posti a monte
della filiera produttiva.
L’ultima fase di lavorazione è una granulazione secondaria,
che raffina ulteriormente la gomma riducendone le dimensioni (non superiori ai 5 mm), oltre a separarla totalmente
dalla fibra tessile grazie all’ausilio di un vaglio vibrante.
La gomma, priva di agenti inquinanti quali acciaio e fibra
tessile e con dimensioni variabili da 0,4 mm a 6 mm, viene
Tipologia di materiale
Granuli (2.5 - 4 mm)
Granuli (0.8 - 2.5 mm)
Polvere( 0 - 800 micron)
Fili di acciaio
Fibra tessile
Totale
Produttività annua
1.505.280 Kg
1.881.600 Kg
376.320 Kg
2.042.880 Kg
907.200 Kg
6.713.280 Kg
Tabella 1. Materiale prodotto annualmente
stoccata in “big bags” per mezzo di un vaglio rotante, che separa la materia prima secondaria in tre granulometrie: granulato pesante (tra 5 e 2 mm), granulato leggero (tra 2.5 a
1 mm) e polverino (inferiore a 1 mm). I big bags vengono
stoccati all’esterno in un piazzale apposito.
Durante le fasi di granulazione primaria, di granulazione secondaria e di separazione della fibra tessile, viene prodotta
una frazione di tela e gomma volatile, abbattuta con l’ausilio di camini aspiratori, che convogliano l’aria all’interno di un
filtro a maniche autopulente, previo passaggio in un ciclone
abbattitore.
L’impianto proposto, pur non avendo dimensioni particolarmente elevate, è in grado di smaltire ben 2000 kg di pneumatici ogni ora, che, se rapportati alle 16 ore lavorative previste giornalmente, produce annualmente una considerevole
quantità di materia prima secondaria (Tabella 1).
Dimensionati i macchinari e quindi il volume di produzione,
è stato valutato il personale dedicato, composto da 19 unità
tra dirigenti e personale che lavora con orario giornaliero e
operai di linea che operano in 2 turni da 8 ore.
6
Per l’azienda proposta si può parlare di layout in linea, tipico di impianti con apparecchiature altamente automatizzate e con volumi di produzione elevati. L’area necessaria
alla produzione è stata valutata essere di circa 6700 mq;
1200 dei quali utilizzati per lo stabile che dovrà contenere
la linea produttiva e gli uffici; i restanti 5500 mq sono divisi tra piazzale di stoccaggio dei PFU (2000 mq), piazzale
di stoccaggio dei big bags (1000 mq) e parcheggi e viabilità dei mezzi (1500 mq).
Analisi economica
Come accennato, la reale validità dell’investimento verrà
valutata attraverso un’analisi di tipo economico, che verte
su quattro punti fondamentali: l’analisi dei costi di produzione (Tabella 2), le prospettive di fatturato (Tabella 3), il
costo totale dell’investimento (Tabella 4) e un’analisi economica dettagliata (Tabella 5) che restituirà importanti indici di redditività.
Costi di Produzione
Costi energetici
Costi di manodopera
Costi indiretti
Costo totale di produzione gomma
0,093 €/Kg
0,178 €/Kg
0,0094 €/Kg
0,2799 €/Kg
Tabella 2. Costi di produzione
Fatturato Annuo
Entrate per smaltimento
Entrate vendita gomma
Entrate vendita metallo
Fatturato annuo previsto
1.209.600 €
1.230.277 €
183.859 €
2.623.700 €
Tabella 3. Prospettive di fatturato
Costo dell’Investimento
2.608.595 €
754.800 €
428.000 €
1.072.500 €
127.765 €
225.530 €
175.000 €
2.783.600 €
Capitale fisso
Immobile
Impianti
Macchinari
Contratti
Progetti
Capitale circolante
Totale investimento
Tabella 4. Costo totale dell’investimento
Anno 5 Numero 2 Marzo/Aprile 2011
primo piano
Analisi Economica
Margine operativo lordo (M.O.L.)
(fatturato - costi totali)
Ammortamenti
Reddito operativo
Tassazione (50%)
Utile netto
Indice di redditività (R.O.I.)
(utile netto - investimento)
1.089.536 €
260.870 €
828.666 €
414.333 €
414.333 €
14.9%
levata resistenza alla fessurazione (ha una vita utile di oltre
30 anni) che ne permette inoltre la riduzione dello spessore
con conseguenti vantaggi economici; inoltre si ottiene un
miglioramento delle condizioni di sicurezza poiché viene ridotto il fenomeno dell’acquaplaning e diminuiti gli spazi di
arresto dell’autovettura aumentandone l’aderenza.
In definitiva, non è sbagliato dire che la gomma granulata
ha delle prospettive di utilizzo future piuttosto interessanti,
anche se, per ora, poco conosciute in Italia.
Tabella 5. Analisi economica dettagliata
La valorizzazione del PFU
Prima di arrivare alle conclusioni, è bene citare - almeno - i
principali utilizzi di impiego della materia prima secondaria
e in particolare del granulato e del polverino di gomma.
Il granulato viene utilizzato per sottofondi di impianti sportivi
quali campi da calcio e piste per corse atletiche ed equestri;
mentre è piuttosto recente un suo impiego nel campo della
sicurezza, essendo utilizzato per produrre delle vere e proprie pavimentazioni ad assorbimento di impatto, da porre al
di sotto di parchi gioco per bambini.
Ancor più innovativo è l’utilizzo del polverino di gomma nel
bitume, che, legando gli inerti, realizzerà un asfalto innovativo denominato Asphalt Rubber (AR).
Caratteristiche fondamentali dell’AR sono sicuramente l’e-
m m
Maintenance and Facility Management
- Richard B. Chase, Nicholas J. Aquilano and F.Robert Jacobs, Operations Management for competitive advantage, McGraw-Hill Education (ISE Editions); 10th International student edition edition
(June 1, 2003).
- Richard Newton, Wheel and tire performance
handbook, Motorbooks workshop, 2007.
- Simmy Grewal, Manufacturing process design and
costing, Springer, 2011.
- Shinichiro Nakamura, Yasushi Kondo, Waste inputoutput analysis, Springer, 2009.
bibliografia
Il Return Of Investment (R.O.I.) esprime evidentemente la
resa del capitale investito nell’azienda proposta. Il valore
espresso nella tabella 5 è un valore teorico e non scontato
dal tasso di rischio atteso dall’investimento.
In questo particolare periodo economico è ben difficile riferirsi ai valori di norma assunti per un buon R.O.I. (fra il 7 e il
10 %), il quale - peraltro - deve tenere conto di un coefficiente di rischio che può ridurre anche sensibilmente il ROI
atteso.
D’altronde si deve tenere conto del grado di innovazione del
processo produttivo qui proposto e della particolare sensibilità ed effettiva esigenza di attenzione ambientale di questi
anni.
Un’azienda di questa tipologia, inoltre, è in grado di ripagare
l’investimento in tempi considerevolmente brevi, grazie soprattutto alla materia prima, cioè il PFU, che non viene acquistato dall’impresa, bensì costituisce un’entrata molto consistente.
Conclusioni
È dunque ragionevole asserire che l’impresa proposta presenta dei rischi sia di tipo economico, che riguardano l’elevato costo dell’investimento, sia di tipo processuale, in
quanto il granulato di gomma, a differenza di altri paesi europei, non è un materiale particolarmente apprezzato in Italia e la logica di produzione “make to stock” adottabile dall’azienda potrebbe portare a situazioni di prodotto invenduto
e relative giacenze di magazzino.
Ciò nonostante si hanno notevoli vantaggi per quel che riguarda la facilità di reperimento della materia prima (PFU),
l’assenza di concorrenza sul territorio regionale, oltre, ovviamente, a vantaggi di tipo economico espressi dagli elevati
margini di guadagno potenziali.
L’interesse di associazioni nazionali quali Ecopneus, che
promuovono il recupero e la valorizzazione della materia
prima secondaria ricavata dallo pneumatico fuori uso,
rende, in definitiva, l’investimento qui proposto particolarmente interessante, attribuendo così all’impianto proposto
un significativo potenziale futuro, soprattutto dal punto di
vista economico. nn
7