Lo studio : tubi con HDPE riciclato per impieghi ferroviari

Uno studio triennale sul tubo in polietilene ad alta densità ondulato utilizzato per il drenaggio sotto una linea ferroviaria pendolare in Pennsylvania ha trovato “nessuna differenza riscontrabile” tra le prestazioni della resina vergine e quella di materiale riciclato.

Gli esperti di tubazione dicono che i risultati della valutazione del campo e del laboratorio rappresentano un passo importante per la convalida dell’utilizzo di tubi realizzati con plastica riciclata per applicazioni ferroviarie e probabilmente anche per le strade.

Il tubo HDPE con materiali post-consumatori è stato utilizzato per decenni in applicazioni agricole, ma le specifiche della ferrovia richiedono che i tubi siano realizzati con materiali al 100% di vergine. La grande preoccupazione è che la vita utile del tubo potrebbe essere compromessa dalla presenza di contaminanti nel contenuto riciclato.

Tuttavia, per incorporare pratiche più sostenibili e convenienti, l’industria dei trasporti ha espresso interesse nell’utilizzo di tubi realizzati con contenuti riciclati – se la resa a lungo termine è equivalente a tubi realizzati con materiali vergini, secondo Michael Pluimer, che ha lavorato studia mentre guadagna il titolo di dottorato presso l’Università di Villanova a Filadelfia.

Villanova ha condotto lo studio con la Southeastern Pennsylvania Transit Authority (SEPTA) sul tubo HDPE fatto dal 49 per cento dei contenuti post-consumatori come parte delle iniziative di sostenibilità di SEPTA. L’università ha finanziato lo studio insieme al National Research Cooperative Highway Research Program (NCHRP).

A partire da ottobre 2013, Pluimer e un team di ingegneri universitari hanno monitorato le prestazioni del tubo installato sotto la linea ferroviaria passeggeri vicino Doylestown. Quindi hanno valutato la durata di vita dei tubi in termini di affaticamento e frattura dello stress basato su uno studio di laboratorio accelerato.

I risultati indicano che entrambi i tubi dovrebbero avere una durata di vita superiore ai 100 anni. Una sintesi di 11 pagine dello studio dice che il tubo realizzato con il 49 per cento di materiale post-consumo dovrebbe durare tra 180 e 600 anni prima di cracking, ma Pluimer ha detto che altri fattori possono entrare nell’equazione quando proiezioni oltre 100 anni.

Con prestazioni indistinguibili e almeno un secolo di servizio atteso per entrambi i tipi di tubi, il tubo con HDPE riciclato presenterebbe nuove considerazioni ambientali e possibilmente economiche per il mercato.

“È un’alternativa più sostenibile in quanto utilizza meno materiali vergini, quindi è più amichevole da un punto di vista ambientale”, ha detto Pluimer. “Oltre a ciò, potrebbero essere anche vantaggi in termini di costi”.

Storicamente il calcestruzzo è stato il materiale primario utilizzato per il drenaggio ferroviario seguito da metallo e poi da plastica, che potrebbe essere PVC o HDPE. Se il tubo HDPE riciclato diventa una nuova opzione, dovrebbe diminuire i costi grazie ad una maggiore concorrenza, secondo Daniel Currence, direttore di ingegneria per la divisione dei tubi ondulati dell’Istituto Plastics Pipe, un’associazione di commercio a Dallas.

L’HDPE ondulato è spesso utilizzato dall’industria ferroviaria per le applicazioni di canalizzazione e drenaggio perché resistente alla corrosione e all’abrasione, ha una lunga durata e è flessibile. SEPTA era interessato a sapere come il tubo con HDPE riciclato sarebbe durato,

I tubi sono stati installati a fine corsa nello stesso binario e uniti al centro con una guarnizione a tenuta stagna. Sebbene i requisiti di progettazione SEPTA richiedano almeno 5,5 piedi di copertura dalla cima del tubo alla base del legame ferroviario, il minimo è stato ridotto a 2 piedi per mettere i prodotti in condizioni di prova difficili.

Circa 36 treni con fino a sei vetture ferroviari sono passati tutti i giorni sui tubi. Le vetture ferroviarie pesano 75 tonnellate quando sono vuote,e ciascuna può ospitare fino a 109 passeggeri. I dati relativi alle prestazioni del tubo sono stati acquisiti utilizzando strumenti di strain e strumenti di estensimetro.

“Dopo tre anni di servizio, entrambi i tubi stanno eseguendo bene, senza notare differenze discerne”, conclude la sinossi di 11 pagine scritta nel 2016. “I ceppi e le deformazioni misurate su entrambi i tubi sono minimi e ben al di sotto delle raccomandazioni del settore”.

Nel laboratorio, i test provenienti dal tubo con materiali vergini e il tubo con materiali riciclati sono stati valutati a diverse condizioni di stress e di temperatura. Ulteriori test sono stati condotti su un tubo di prova realizzato con una miscela di 95% di contenuto post-consumo con 5% di masterbatch di carbonio nero, che dovrebbe durare tra 160 e 250 anni prima di un errore di crepe fragile, secondo i risultati dello studio.

La ricerca dimostra come l’industria dei tubi in plastica sta assumendo un ruolo di leadership nel fornire all’industria del trasporto più scelte, secondo il presidente PPI Tony Radoszewski.

“Questo dà alla comunità di progettisti e progettisti – se si tratta di ferrovie, o guardando all’opportunità di utilizzare tali prodotti nelle strade statali e anche nel lavoro privato – un nuovo livello di fiducia che incorpora prodotti riciclati è una soluzione valida per le parti interessate che vogliono avere un prodotto sostenibile e un uso sostenibile a lungo termine “, ha detto Radoszewski nell’intervista telefonica. “Non credo che le nostre industrie in concorrenza stiano davvero a guidare così tanto quanto siamo”.

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