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Uno studio triennale sui tubi corrugati in polietilene ad alta densità utilizzati per il drenaggio sotto una linea ferroviaria pendolare in Pennsylvania non ha rilevato "differenze evidenti" nelle prestazioni tra il tubo realizzato in resina vergine e quello realizzato con materiale riciclato.

Gli esperti di tubi affermano che i risultati della valutazione sul campo e in laboratorio segnano un passo importante verso la convalida dell’uso di tubi fabbricati con plastica riciclata per applicazioni ferroviarie e molto probabilmente anche per usi autostradali.

I tubi in HDPE con materiali post-consumo sono utilizzati da decenni nelle applicazioni agricole, ma le specifiche ferroviarie richiedono che i tubi siano realizzati con materiali vergini al 100%. La grande preoccupazione era che la vita utile del tubo potesse essere compromessa dalla presenza di contaminanti nel contenuto riciclato.

Tuttavia, per incorporare pratiche più sostenibili ed economicamente vantaggiose, l’industria dei trasporti ha espresso interesse nell’utilizzo di tubi realizzati con contenuto riciclato – se la prestazione a lungo termine è equivalente a tubi realizzati con materiali vergini, secondo Michael Pluimer, che ha lavorato sul progetto studiare mentre consegue il dottorato presso la Villanova University di Filadelfia.

Villanova ha condotto lo studio con la Southeastern Pennsylvania Transit Authority (SEPTA) sui tubi in HDPE realizzati con il 49% di contenuto post-consumo come parte delle iniziative di sostenibilità della SEPTA. L’università ha finanziato lo studio insieme al National Cooperative Highway Research Program (NCHRP).

A partire dall’ottobre 2013, Pluimer e un team di ingegneri universitari hanno monitorato le prestazioni dei tubi installati sotto la linea ferroviaria passeggeri vicino a Doylestown. Successivamente, hanno valutato la durata di esercizio dei tubi in termini di fatica e fessurazione da stress sulla base di uno studio di laboratorio accelerato.

Sono stati posizionati dei sensori nel tubo in HDPE per studiare come reagiva alla pressione dei treni in transito.

I risultati indicano che entrambi i tubi dovrebbero avere una durata utile superiore a 100 anni. Una sinossi di 11 pagine dello studio afferma che il tubo realizzato con il 49% di materiale post-consumo dovrebbe durare tra 180 e 600 anni prima di rompersi, ma Pluimer ha affermato che altri fattori possono entrare nell’equazione quando si fanno proiezioni oltre i 100 anni.

"Mentre si può prevedere che il tubo durerà [un paio di centinaia di anni] rispetto alla rottura da stress fragile, di solito riportiamo semplicemente che durerà più di 100 anni in base al modello di previsione della vita utile", ha detto Pluimer in un'intervista telefonica . "Questo è vero sia per i tubi vergini che per quelli riciclati in questo studio."

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

"È un'alternativa più sostenibile in quanto utilizza meno materiali vergini, quindi è più rispettosa dell'ambiente", ha affermato Pluimer. "Oltre a ciò, potrebbero esserci anche vantaggi in termini di costi."

Storicamente, il calcestruzzo è stato il materiale principale utilizzato per il drenaggio ferroviario, seguito dal metallo e poi dalla plastica, che potrebbe essere PVC o HDPE. Se i tubi in HDPE con post-consumo diventassero una nuova opzione, ciò dovrebbe ridurre i costi attraverso una maggiore concorrenza, secondo Daniel Currence, direttore tecnico della divisione tubi corrugati del Plastics Pipe Institute, un'associazione di categoria con sede a Dallas.

"La nostra posizione è che ogni volta che consenti a materiali aggiuntivi di competere, otterrai il prezzo migliore", ha detto Currence nella stessa intervista telefonica.

Michael Pluimer raccoglie i dati durante lo studio.

Un drenaggio adeguato è importante per la manutenzione delle massicciate ferroviarie. Anche piccoli aumenti di umidità negli strati sottostanti di rocce e ghiaia possono ridurre la capacità portante e la stabilità, il che a sua volta influisce sui tassi di degrado dei binari.

L'HDPE ondulato viene spesso utilizzato dall'industria ferroviaria per applicazioni di canali sotterranei e di drenaggio perché resiste alla corrosione e all'abrasione, ha una lunga durata ed è flessibile. SEPTA era interessata a conoscere le prestazioni e la durata dei tubi con HDPE riciclato.