Introduzione: il filo critico della purificazione molecolare nel recupero del bitume da asfalto riciclato
Il recupero del bitume da asfalto riciclato rappresenta una sfida tecnica fondamentale per il rinnovamento sostenibile delle infrastrutture stradali in Italia, dove il tasso di utilizzo di materiali secondari nelle nuove miscele supera il 65% (D.Lgs. 49/2023). Tuttavia, la qualità del bitume estratto dipende criticamente dalla capacità di separare il legante bituminoso dai residui degradati termo-ossidativamente accumulati durante il ciclo vitale dell’asfalto. La semplice rimozione meccanica non è sufficiente: è necessario un processo di estrazione che preservi l’integrità molecolare del bitume, garantendo prestazioni meccaniche e durabilità paragonabili a quelle dei materiali vergini. Questo articolo approfondisce la metodologia esperta, passo dopo passo, per ottimizzare ogni fase del processo, con riferimento diretto alle best practice del Tier 2 – il livello avanzato di analisi e controllo tecnologico – e con riferimento implicito alle basi fornite nel Tier 1 sulla composizione chimico-fisica e degradazione del legante.
Metodologia avanzata: distillazione termo-meccanica controllata in vuoto per la separazione del bitume
Il principio fondamentale è la separazione selettiva del bitume dai componenti inorganici e residui degradati mediante un riscaldamento graduale in ambiente a vuoto parziale, evitando la polimerizzazione eccessiva e preservando la struttura molecolare. A differenza dei metodi tradizionali come il riscaldamento a forno, che spesso inducono una rottura irreversibile delle catene polimeriche, il sistema a vuoto controllato opera tra 180–195 °C, in cinque stadi termici (10 → 40 → 80 → 150 → 195 °C), con incrementi progressivi per prevenire il surriscaldamento localizzato. Questo approccio consente di abbassare il punto di ebollizione del bitume da 150 a circa 100 °C, facilitando la distillazione frazionata senza degradazione termica. La pressione di vuoto viene mantenuta costante tra 0,3 e 0,5 bar, un parametro critico per abbassare il potenziale di vaporizzazione senza compromettere la stabilità chimica.
Impostazione del sistema:
– Forni a induzione con controllo PID a ciclo chiuso assicurano una distribuzione termica uniforme e regolazione precisa.
– Termocoppie multiple monitorano in tempo reale la temperatura superficiale per evitare gradienti e punti critici.
– La fase di riscaldamento avviene in cinque stadi, con intervalli di 5 stadi: 10 → 40 → 80 → 150 → 195 °C, con intervalli di 20–35 °C per garantire un profilo termico lineare.
Fase 1: Diagnosi e preparazione del materiale – analisi granulometrica e screening termico
Diagnosi iniziale:
Il campione asfaltico viene analizzato con tecniche avanzate per definire la composizione iniziale. L’analisi granulometrica mediante setacci standard (fino a 10 mm) identifica la distribuzione delle dimensioni, cruciale per la successiva frantumazione selettiva. Il contenuto di umidità, misurato con metodi gravimetrici, deve essere inferiore al 3% per evitare reazioni indesiderate durante il trattamento termico.
La presenza di contaminanti è rilevata tramite analisi visiva e strumentale: inerti, fibre, plastica e metalli vengono identificati con tecniche ottiche e magnetiche.
Triturazione e setacciatura selettiva:
L’asfalto viene frantuato in una doppia camera, con controllo preciso della dimensione di passaggio (max 10 mm), garantendo omogeneità del materiale e prevenendo fratture eccessive che potrebbero generare polimeri indesiderati.
Screening termico pre-trattamento:
L’uso di termocamere a infrarossi consente di mappare la distribuzione termica superficiale, evidenziando zone con degradazione avanzata (zone più calde indicano maggiore ossidazione). Questi punti vengono escluse dal trattamento, evitando l’esposizione a temperature non ottimali che comprometterebbero la qualità del bitume estratto.
Fase 2: Estrazione termo-meccanica in vuoto controllato – dettaglio del processo di distillazione frazionata
Impostazione impianto di riscaldamento:
L’uso di forni a induzione con controllo PID a ciclo chiuso garantisce una stabilità termica superiore al 98%, essenziale per mantenere costante la temperatura nei cinque stadi (10 → 40 → 80 → 150 → 195 °C). La regolazione precisa evita picchi che inducono frammentazione molecolare, preservando la struttura del legante bituminoso.
Riscaldamento graduale a stadi:
Il profilo termico progressivo – da 10 a 195 °C – impedisce la polimerizzazione eccessiva: ogni stadio permette al bitume di liberarsi gradualmente dalla matrice minerale senza subire rotture irreversibili. Questo grado di controllo termico è il cardine del processo, conferito dal Tier 2 con strumentazione di precisione e feedback in tempo reale.
Applicazione del vuoto parziale:
La pressione viene mantenuta tra 0,3 e 0,5 bar, abbassando il punto di ebollizione del bitume da 150 a 100 °C. Questo riduce l’energia necessaria e minimizza la degradazione chimica, con soglia critica del 95% di recupero puro del legante.
Monitoraggio in tempo reale:
Sensori di viscosità online (misurati con viscosimetri rotazionali) e analisi cromatografiche gas (GC) tracciano in continuo la purezza del bitume estratto e le perdite, con soglia di allarme al 95% di frazione pura. Questo sistema integrato garantisce conformità ai parametri EN 12599 per bitume stradale.
Fase 3: Purificazione avanzata mediante distillazione frazionata e filtrazione microperforata
Distillazione frazionata in colonna a vuoto:
Il bitume estratto viene separato in frazioni C5–C40 mediante gradiente di pressione (0,1–0,3 bar) e temperatura (100–160 °C), sfruttando differenze volatili per isolare il componente principale del legante. Questo processo, tipico delle tecnologie Tier 2, consente di eliminare residui leggeri e composti volatili fino a 40% in un’unica fase, migliorando purezza e stabilità.
Filtrazione con carta microperforata (5 µm):
L’impiego di filtri microperforati elimina particelle fini e residui non separabili termicamente, essenziale per applicazioni di alta qualità come strade extra-urbane o opere civili soggette a intemperie aggressive.
Raffinazione finale con antiossidanti (opzionale):
L’aggiunta di vitamina E derivata (0,1–0,3% in peso) agisce come stabilizzante antiossidante, prolungando la vita utile del bitume riciclato fino al 20% rispetto a materiali vergini non trattati, come attestato da test accelerati di invecchiamento ossidativo (ASTM D2138).