RICERCA SPERIMENTALE SULL'IMPIEGO DEL VETRO RICICLATO QUALE INERTE NEI CONGLOMERATI BITUMINOSI PER USO STRADALE

1.1 PREMESSA Per riciclaggio si intende tutto l'insieme di strategie volte a recuperare materiali di risulta da attività di demolizione e costruzione, per riutilizzarli, dopo averli opportunamente trattati, invece di smaltirli in discarica. É un’attività che la specie umana ha esercitato per millenni, prima copiando i cicli della natura in agricoltura e poi imitandola in alcuni settori industriali; in quest’ultimo caso la storia della carta e del vetro mostrano come l’eccellenza della produzione sia stata per secoli legata proprio al recupero artigianale di tali materie prime. Allo stato attuale non è più ammissibile sostenere politiche di sviluppo fondate unicamente sull’utilizzo delle risorse naturali vergini, pensando di poterne disporre in quantità illimitata, ma è necessario creare dei processi virtuosi che consentano il più possibile di riutilizzare quello che viene quotidianamente scartato. Investire risorse sulla raccolta differenziata e su tecniche alternative di recupero non significa solo scongiurare il ripetersi di situazioni estreme come la tragedia dei rifiuti in Campania. Se le scene viste nei mesi passati a Napoli, con la città sommersa dall’immondizia e la guerriglia urbana contro l’apertura di nuove discariche, possono rappresentare una spinta anche emotiva per voltare pagina, i benefici di corrette politiche di gestione dei rifiuti e del riciclo industriale costituiscono qualcosa di molto più vasto ed articolato. Portare avanti politiche lungimiranti può voler dire, infatti, ottenere benefici decisivi in campo energetico, nella riduzione delle emissioni di anidride carbonica e nell’approvvigionamento di materie prime. Lo spiega chiaramente, con ricchezza di cifre e profondità di analisi il dossier “Il riciclo efficiente” [1], uno studio elaborato dall’Istituto di ricerca Ambiente Italia su commissione del Kyoto Club, il cartello di imprese italiane che hanno raccolto l’impegno a contrastare i cambiamenti climatici in chiave di innovazione e competitività industriale. Tale strada è inoltre indicata dall’Unione Europea, attraverso il programma 20-20-20 che impone il taglio dei gas climalteranti (CO2 in testa) e l’incremento dell’efficienza energetica. In molti settori produttivi non si è ancora preso in seria considerazione l’enorme opportunità rappresentata dall’auspicabile riorganizzazione della gestione dei rifiuti e del riciclo industriale di essi. Ciò spesso è dovuto al fatto che non si considerano i benefici derivanti da tali azioni su più fronti: riduzione dell’estrazione di risorse non rinnovabili, minore perdita di biodiversità, riduzione dei consumi energetici, riduzione delle emissioni dei gas serra e riduzione dei consumi idrici. Il problema del riciclo e quindi dello smaltimento dei rifiuti sta divenendo anno dopo anno una questione cruciale in molte attività che coinvolgono la nostra vita quotidiana. Si è giunti alla consapevolezza che lo smaltimento in discarica ai livelli attuali è un’opzione difficilmente sostenibile per il futuro, e per tale motivo si deve cercare di limitarlo attraverso l’adozione di opportuni strumenti politici ed economici. Oltre a ciò, la crescente sensibilità verso le problematiche ambientali da parte delle amministrazioni pubbliche e della collettività in generale ha reso sempre più difficoltoso il prelievo da cave degli inerti naturali in quanto attività ad elevato impatto sul territorio, di difficile regolamentazione e pianificazione. Per questo motivo il costo degli aggregati naturali, materia base per la costruzione delle pavimentazioni stradali, è via via andato aumentando rendendo nel tempo sempre più onerosa la costruzione di tali opere. Il campo ingegneristico delle opere civili, in cui si necessita costantemente di enormi quantità di materiale da costruzione e a cui spesso non si richiedono elevate prestazioni o proprietà fisiche particolari come viceversa avviene nell’ingegneria aerospaziale o meccanica, è un settore in cui da tempo è in vigore un tale atteggiamento virtuoso. Nel settore stradale, la ricerca di nuovi materiali, alternativi a quelli tradizionali, utilizzati finora per la formazione delle pavimentazioni, si sta sempre più sviluppando. L’impiego di materiali di scarto fornisce il duplice vantaggio di ridurre la pressione sulle discariche e sulle cave, anch'esse sempre più congestionate, minimizzando l’impatto sull'ambiente e necessitando di minori risorse naturali. Una conseguenza immediata è inoltre l’abbassamento degli oneri di produzione, andando a ridurre sia i costi di acquisto che di trasporto delle materie prime. I primi in quanto tali materiali vengono ceduti gratuitamente dagli impianti di selezione e trattamento essendo l’alternativa quella di pagare per il conferimento in discarica. I secondi per il fatto che si rendono disponibili risorse in maniera più diffusa sul territorio, magari anche in aree lontane da cave di estrazioni, riducendo di conseguenza le distanze tra punto di approvvigionamento e di impiego e quindi anche gli oneri di trasporto. Nonostante questi indubbi vantaggi, in passato tuttavia la diffusione delle tecniche di riciclaggio è stata ostacolata da un quadro normativo fortemente avverso e dall’atteggiamento conservatore di certi progettisti ma anche stazioni appaltanti, direttori dei lavori e costruttori, atteggiamento che in alcuni casi ancora oggi sussiste. Ad oggi invece, almeno dal punto di vista legislativo, vi è il massimo interesse a promuovere attività di riciclaggio, come ad esempio con l’introduzione dell’obbligo di copertura del 30% del fabbisogno annuale delle amministrazioni pubbliche con materiali riciclati. Relativamente invece all’aspetto tecnico si può affermare che la quasi totalità dei capitolati stradali in vigore sul nostro territorio richiede che vengano utilizzati esclusivamente aggregati di origine naturale mentre vi è una grave carenza di indicazioni atte a definire le caratteristiche degli aggregati riciclati da prendere in considerazione, di procedure normalizzate per la determinazione dei loro requisiti prestazionali e di prescrizioni per un loro corretto utilizzo tecnico. Per tali motivi al fine di sviluppare maggiormente l’impiego degli aggregati provenienti dai rifiuti urbani, come gli scarti del rottame di vetro, è necessario che vi sia, da una parte, un preciso inquadramento normativo e dall’altra strumenti tecnici (capitolati) che non discrimino i materiali in base alle loro origini, ma dettino unicamente caratteristiche di tipo prestazionale. È necessario dunque eseguire studi mirati che siano in grado di definire le prestazioni che questi materiali alternativi possono fornire ed eventualmente i limiti e le precauzioni da adottare per un loro corretto e proficuo impiego. 1.2 OGGETTO DELL’INDAGINE ED OBBIETTIVI Obbiettivo di questa tesi è lo studio degli scarti del rottame di vetro come possibile materiale sostitutivo degli aggregati lapidei naturali per la formazione di conglomerati bituminosi da utilizzare per la realizzazione di pavimentazioni stradali. Con gli attuali sistemi di raccolta differenziata una consistente parte del rottame di vetro viene scartata durante le fasi di lavorazione negli impianti di trattamento. Quello che spesso non viene detto sul reimpiego delle materie prime seconde è appunto che per poter essere utilizzate devono essere selezionate e ripulite da ogni forma di inquinante in grado di compromettere i macchinari di produzione e le prestazioni del prodotto finito. Spesso invece, i materiali derivanti dalla raccolta differenziata non sono così differenziati come si pretenderebbe. Frequentemente per imperizia, disattenzione, noncuranza o “maleducazione” del cittadino, all'interno dei cassonetti vengono inseriti tutta una serie di materiali che non possono essere utilizzati o sono addirittura nocivi per lo scopo a cui è preposta la raccolta. Il materiale raccolto contiene spesso alte percentuali di sostanze “inquinanti” come plastica, ceramica, frammenti di laterizi, sostanze organiche, metalli, mentre il rottame di vetro, per poter essere utilizzato nell’industria vetraria, deve possedere elevati standard di pulizia che non sempre è possibile ottenere se non con uno screening molto accurato. Risulta quindi assai più conveniente effettuare una selezione sommaria ma veloce ed economica per dividere ciò che effettivamente serve da quello che non serve. Si creano così ingenti quantità di materiale di scarto costituito principalmente da vetro eliminato involontariamente durante le varie fasi di pulizia e da altre sostanze in minore percentuale. Tutto questo residuo dei processi di screening dovrebbe fare la stessa fine di quello non riciclato, ovvero finire in discarica, rendendo dunque assai limitato e approssimativo il sistema della raccolta differenziata. Viceversa, questa miscela composta da differenti materiali, denominata “scarto di rottame di vetro”, può invece essere vantaggiosamente impiegata per la produzione di conglomerato bituminoso da usare per la costruzione delle pavimentazioni stradali con un duplice vantaggio: - diminuire i costi di produzione; - ottenere un beneficio ambientale, dando nuova vita ad un materiale considerato scarto. Va comunque sottolineato che l'impiego più nobile ed anche più redditizio a cui deve essere destinato il vetro riciclato è, e deve rimanere, il riutilizzo per la produzione di nuovo vetro. Tale alternativa quindi non deve andare a scapito di un processo di perfezionamento della raccolta differenziata e di sviluppo delle tecniche di selezione che invece vanno costantemente incentivate. Il fine da perseguire è invece quello di creare dei circuiti alternativi a quello classico adottato fino ad oggi per mettere in atto dei così detti “cicli aperti del riciclo” in grado di ampliare le possibilità di reimpiego del vetro e limitando al minimo fisiologico le quantità da destinare in discarica. Con questa tesi verrà testato l’impiego degli scarti di lavorazione di rottami di vetro all’interno di conglomerati stradali in sostituzione della frazione di fine di inerte naturale. Si cercherà di stabilire: - la massima percentuale ammissibile per lo strato di base, binder ed usura; - le precauzioni e gli accorgimenti da adottare per ottimizzare le prestazioni; - le eventuali problematiche che possono scaturire; - delle indicazioni utili da inserire in futuri Capitolati. Le prove programmate per l’indagine saranno sia quelle classiche, come la determinazione della percentuale dei vuoti, la prova di stabilià Marshall o di resistenza a trazione indiretta, così da avere dei dati facilmente confrontabili con la corrente letteratura esistente, ma anche prove prestazionali come quella per la determinazione del modulo complesso, al fine di determinare parametri maggiormente indicativi in linea con gli studi più recenti e necessari per il dimensionamento razionale delle sovrastrutture stradali. Lo scarto di rottame di vetro utilizzato nella tesi deriva dall’impianto di trattamento della Ditta Revet situato ad Empoli. Qui il vetro proveniente dalla raccolta differenziata delle province di Lucca, Pisa, Livorno e Firenze è ripulito e selezionato, e, successivamente, lo scarto di tali operazioni di screening viene ceduto alla Ditta Granchi , che si occupa di effettuare un ulteriore processo di vagliatura e frantumazione per ottenere il materiale nel suo stato finale, pronto all’uso. Lo scarto di rottame di vetro e tutto il materiale da testare durante la tesi, come le varie tipologie di aggregati ed il bitume, sono dunque stati forniti dalla Ditta Granchi, mentre le prove sono state svolte all’interno del laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Civile, sede di Vie e Trasporti dell’Università di Pisa

DEFORMABLE ACTUATING DEVICE WITH COAXIAL CONFIGURATION

A deformable actuating device (1) with coaxial configuration is described, comprising: at least one structure (3) with concentric layers coaxial with respect to at least one longitudinal axis (A- A) composed of an at least partial alternated overlapping with at least two electro-active concentric layers (3a) coaxial with said longitudinal axis (A-A), and of at least three conductive concentric layers (3b) coaxial with said longitudinal axis (A-A); at least one controlling and managing system (5) adapted to supply each of such electro-active concentric layers (3a) with at least one different current/voltage value (V1, V2, V3, V4,..., Vn), said current/voltage values (V1, V2, V3, V4,..., Vn being mutually independent

Smart Devices and Systems for Wearable Applications

Wearable technologies need a smooth and unobtrusive integration of electronics and smart materials into textiles. The integration of sensors, actuators and computing technologies able to sense, react and adapt to external stimuli, is the expression of a new generation of wearable devices. The vision of wearable computing describes a system made by embedded, low power and wireless electronics coupled with smart and reliable sensors - as an integrated part of textile structure or directly in contact with the human body. Therefore, such system must maintain its sensing capabilities under the demand of normal clothing or textile substrate, which can impose severe mechanical deformation to the underlying garment/substrate. The objective of this thesis is to introduce a novel technological contribution for the next generation of wearable devices adopting a multidisciplinary approach in which knowledge of circuit design with Ultra-Wide Band and Bluetooth Low Energy technology, realization of smart piezoresistive / piezocapacitive and electro-active material, electro-mechanical characterization, design of read-out circuits and system integration find a fundamental and necessary synergy. The context and the results presented in this thesis follow an “applications driven” method in terms of wearable technology. A proof of concept has been designed and developed for each addressed issue. The solutions proposed are aimed to demonstrate the integration of a touch/pressure sensor into a fabric for space debris detection (CApture DEorbiting Target project), the effectiveness of the Ultra-Wide Band technology as an ultra-low power data transmission option compared with well known Bluetooth (IR-UWB data transmission project) and to solve issues concerning human proximity estimation (IR-UWB Face-to-Face Interaction and Proximity Sensor), wearable actuator for medical applications (EAPtics project) and aerospace physiology countermeasure (Gravity Loading Countermeasure Skinsuit project)

Independent lung ventilation in a newborn with asymmetric acute lung injury due to respiratory syncytial virus: a case report

<p>Abstract</p> <p>Introduction</p> <p>Independent lung ventilation is a form of protective ventilation strategy used in adult asymmetric acute lung injury, where the application of conventional mechanical ventilation can produce ventilator-induced lung injury and ventilation-perfusion mismatch. Only a few experiences have been published on the use of independent lung ventilation in newborn patients.</p> <p>Case presentation</p> <p>We present a case of independent lung ventilation in a 16-day-old infant of 3.5 kg body weight who had an asymmetric lung injury due to respiratory syncytial virus bronchiolitis. We used independent lung ventilation applying conventional protective pressure controlled ventilation to the less-compromised lung, with a respiratory frequency proportional to the age of the patient, and a pressure controlled high-frequency ventilation to the atelectatic lung. This was done because a single tube conventional ventilation protective strategy would have exposed the less-compromised lung to a high mean airways pressure. The target of independent lung ventilation is to provide adequate gas exchange at a safe mean airways pressure level and to expand the atelectatic lung. Independent lung ventilation was accomplished for 24 hours. Daily chest radiograph and gas exchange were used to evaluate the efficacy of independent lung ventilation. Extubation was performed after 48 hours of conventional single-tube mechanical ventilation following independent lung ventilation.</p> <p>Conclusion</p> <p>This case report demonstrates the feasibility of independent lung ventilation with two separate tubes in neonates as a treatment of an asymmetric acute lung injury.</p

The LiberAction Project: Implementation of a Pediatric Liberation Bundle to Screen Delirium, Reduce Benzodiazepine Sedation, and Provide Early Mobilization in a Human Resource-Limited Pediatric Intensive Care Unit

Background: Delirium, bed immobilization, and heavy sedation are among the major contributors of pediatric post-intensive care syndrome. Recently, the Society of Critical Care Medicine has proposed the implementation of daily interventions to minimize the incidence of these morbidities and optimize children functional outcomes and quality of life. Unfortunately, these interventions require important clinical and economical efforts which prevent their use in many pediatric intensive care units (PICU). Aim: First, to evaluate the feasibility and safety of a PICU bundle implementation prioritizing delirium screening and treatment, early mobilization (&lt;72 h from PICU admission) and benzodiazepine-limited sedation in a human resource-limited PICU. Second, to evaluate the incidence of delirium and describe the early mobilization practices and sedative drugs used during the pre- and post-implementation periods. Third, to describe the barriers and adverse events encountered during early mobilization. Methods: This observational study was structured in a pre- (15th November 2019-30th June 2020) and post-implementation period (1st July 2020-31st December 2020). All patients admitted in PICU for more than 72 h during the pre and post-implementation period were included in the study. Patients were excluded if early mobilization was contraindicated. During the pre-implementation period, a rehabilitation program including delirium screening and treatment, early mobilization and benzodiazepine-sparing sedation guidelines was developed and all PICU staff trained. During the post-implementation period, delirium screening with the Connell Assessment of Pediatric Delirium scale was implemented at bedside. Early mobilization was performed using a structured tiered protocol and a new sedation protocol, limiting the use of benzodiazepine, was adopted. Results: Two hundred and twenty-five children were enrolled in the study, 137 in the pre-implementation period and 88 in the post-implementation period. Adherence to delirium screening, benzodiazepine-limited sedation and early mobilization was 90.9, 81.1, and 70.4%, respectively. Incidence of delirium was 23% in the post-implementation period. The median cumulative dose of benzodiazepines corrected for the total number of sedation days (mg/kg/sedation days) was significantly lower in the post-implementation period compared with the pre-implementation period: [0.83 (IQR: 0.53-1.31) vs. 0.74 (IQR: 0.55-1.16), p = 0.0001]. The median cumulative doses of fentanyl, remifentanil, and morphine corrected for the total number of sedation days were lower in the post-implementation period, but these differences were not significant. The median number of mobilizations per patient and the duration of each mobilization significantly increased in the post-implementation period [3.00 (IQR: 2.0-4.0) vs. 7.00 (IQR: 3.0-12.0); p = 0.004 and 4 min (IQR: 3.50-4.50) vs. 5.50 min (IQR: 5.25-6.5); p &lt; 0.0001, respectively]. Barriers to early mobilization were: disease severity and bed rest orders (55%), lack of physicians' order (20%), lack of human resources (20%), and lack of adequate devices for patient mobilization (5%). No adverse events related to early mobilization were reported in both periods. Duration of mechanical ventilation and PICU length of stay was significantly lower in the post-implementation period as well as the occurrence of iatrogenic withdrawal syndrome. Conclusion: This study showed that the implementation of a PICU liberation bundle prioritizing delirium screening and treatment, benzodiazepine-limited sedation and early mobilization was feasible and safe even in a human resource-limited PICU. Further pediatric studies are needed to evaluate the clinical impact of delirium, benzodiazepine-limited sedation and early mobilization protocols on patients' long-term functional outcomes and on hospital finances

Figures of Merit for Indirect Time-of-Flight 3D Cameras: Definition and Experimental Evaluation

Indirect Time-of-Flight (I-TOF) cameras can be implemented in a number of ways, each with specific characteristics and performances. In this paper a comprehensive analysis of the implementation possibilities is developed in order to model the main performances with a high level of abstraction. After the extraction of the main characteristics for the high-level model, several figures of merit (FoM) are defined with the purpose of obtaining a common metric: noise equivalent distance, correlated and uncorrelated power responsivity, and background light rejection ratio. The obtained FoMs can be employed for the comparison of different implementations of range cameras based on the I-TOF method: specifically, they are applied for several different sensors developed by the authors in order to compare their performances

Wearable Electronics and Smart Textiles: A Critical Review

Electronic Textiles (e-textiles) are fabrics that feature electronics and interconnections woven into them, presenting physical flexibility and typical size that cannot be achieved with other existing electronic manufacturing techniques. Components and interconnections are intrinsic to the fabric and thus are less visible and not susceptible of becoming tangled or snagged by surrounding objects. E-textiles can also more easily adapt to fast changes in the computational and sensing requirements of any specific application, this one representing a useful feature for power management and context awareness. The vision behind wearable computing foresees future electronic systems to be an integral part of our everyday outfits. Such electronic devices have to meet special requirements concerning wearability. Wearable systems will be characterized by their ability to automatically recognize the activity and the behavioral status of their own user as well as of the situation around her/him, and to use this information to adjust the systems’ configuration and functionality. This review focuses on recent advances in the field of Smart Textiles and pays particular attention to the materials and their manufacturing process. Each technique shows advantages and disadvantages and our aim is to highlight a possible trade-off between flexibility, ergonomics, low power consumption, integration and eventually autonomy