Contenuto realizzato nell’ambito del progetto CNR 4 Elements
di Marco Torre e Valerio Paolini
Gli ultimi decenni sono stati segnati da una produzione globale di plastica sempre più crescente: rispetto agli anni ’60 è aumentata di venti volte, fino a 368 milioni di tonnellate nel 2019. Questo perché le materie plastiche, e in particolare polietilene e polipropilene, sono generalmente materiali a basso costo, idrofobi e biologicamente inerti. Tuttavia, la produzione, l’uso e lo smaltimento della plastica sono il più delle volte dispendiosi e dannosi per l’ambiente, in mancanza di un approccio circolare che possa ridurre alcuni degli impatti legati a queste fasi. Ogni anno in Europa vengono prodotte più di 29 milioni di tonnellate di rifiuti plastici, di cui la quota maggiore è costituita dal polipropilene e il polietilene.
Analizzando le modalità di gestione dei rifiuti in plastica secondo un approccio circolare sostenibile e secondo livelli crescenti di desiderabilità (dal meno al più desiderabile), è interessante sottolineare i seguenti aspetti: SMALTIMENTO – attualmente, di tutta la plastica prodotta e smaltita in Europa, quasi il 25% purtroppo finisce in discarica; RECUPERO – Il recupero energetico attraverso l’incenerimento porta all’emissione di inquinanti dannosi per la salute e soprattutto di gas serra. Inoltre, è utile ricordare che la produzione di plastica è molto energivora, con resine che incorporano 62-108 MJ/kg di energia, molto più alta di quella richiesta per carta, legno, vetro o la maggior parte dei metalli, e circa il 4% dei combustibili fossili è impiegato annualmente per la produzione di plastica, con un altro 3-4% utilizzato nella loro fabbricazione per fornire energia; RICICLO / RIUSO – per i rifiuti che non possono essere evitati, il riciclo dovrebbe essere sempre la scelta preferibile; PREVENZIONE / RIDUZIONE – Prevenire la produzione di rifiuti in plastica dovrebbe essere la reale strategia primaria per mitigare l’impatto di questi materiali, e dovrebbe costituire il principale obiettivo nella gestione sostenibile dei rifiuti in plastica.
Ad oggi, i rifiuti di plastica non sono stati oggetto di specifica legislazione da parte della UE. Solo la direttiva sugli imballaggi 94/62/CE ha fissato un obiettivo di riciclaggio specifico per gli imballaggi in plastica. Al contrario, la Direttiva quadro sui rifiuti (2008/98/CE) ha fissato un obiettivo generale di riciclaggio per i rifiuti domestici, che si applica anche ai rifiuti di plastica, e ha stabilito una gerarchia di gestione dei rifiuti (prevenzione, preparazione per il riutilizzo, riciclaggio, recupero e smaltimento). L’ultimo quadro finanziario pluriennale della UE aveva fissato una cosiddetta “plastic tax” di 0,80 EUR/kg per gli imballaggi in plastica non riciclata a partire dal 1° gennaio 2021. Il riciclo dei contenitori in plastica è quindi ampiamente inserito in un meccanismo di incentivazione della filiera, mentre occorre promuovere maggiormente il riciclo degli altri oggetti in plastica dura (per esempio sedie, bacinelle, cassette eccetera).
Vediamo ora tre casi specifici di recupero di frazioni plastiche a partire da pannolini, mozziconi di sigaretta e da plastiche dure, secondo la sperimentazione condotta dal CNR-IIA.
I pannolini, e in generale tutti i materiali assorbenti per l’igiene, sono un’altra categoria di rifiuti che oggi sono conferiti in discarica o in inceneritore, ma potrebbero essere indirizzati verso filiere diverse recuperando risorse e diminuendo le emissioni di inquinanti atmosferici. Questi materiali sono generalmente composti da tre frazioni: una frazione plastica (principalmente polietilene e polipropilene), un cosiddetto polimero super-assorbente (generalmente poliacrilato di sodio) e carta. Ogni anno in Europa vengono utilizzate 21 miliardi di unità di pannolini, un consumo corrispondente a quasi 7108 kg di materie prime. Gli assorbenti per l’igiene smaltiti ammontano al 2-7% del totale dei rifiuti solidi urbani in Europa e negli Stati Uniti: la maggior parte di essi (tra il 68% e l’80%) finisce in discarica e il resto viene generalmente incenerito.
Il riciclo dei polimeri dai pannolini è una opportunità particolarmente promettente poiché nella loro produzione vengono utilizzati polietilene e polipropilene di alta qualità e il loro recupero e riutilizzo possono sicuramente generare vantaggi sia per l’ambiente che per l’economia. La porzione costituita principalmente da cellulosa è attualmente impiegata per la produzione di carta, isolamento termico e produzione di assorbenti di qualità inferiore, come lenzuola o teli assorbenti per animali. A tal proposito, sono già state sviluppate alcune tecnologie per il recupero della plastica dai pannolini.
I mozziconi di sigaretta costituiscono uno dei tipi più comuni di rifiuti nelle aree urbane: si stima che ogni anno vengano prodotti 4,5 trilioni di mozziconi, e purtroppo fino al 76% delle sigarette fumate in pubblico viene disperso nell’ambiente anziché smaltito in appositi contenitori. Quindi i mozziconi vengono trasportati dalla pioggia o dall’acqua del fiume verso le zone costiere, dove sono costantemente l’elemento più numeroso del cosiddetto “marine litter”, e contribuiscono significativamente all’inquinamento da microplastiche.
I mozziconi sono costituiti fino al 95% di acetato di cellulosa in microfibre, che potrebbe essere riutilizzato per produrre diversi materiali come lastre, pellicole, flaconi e montature per occhiali. Occorre prima eliminare la carta, i residui di cenere e tabacco e le sostanze tossiche derivanti dal fumo di sigaretta, tra cui i metalli pesanti, i composti policiclici aromatici, i fenoli e la nicotina. Poiché l’acetato di cellulosa è prodotto della reazione della cellulosa vegetale con l’anidride acetica e l’acido acetico in presenza di acido solforico, il riciclo dei mozziconi di sigaretta e, in particolare, dell’acetato di cellulosa, potrebbe evitare di consumare questi prodotti, contribuendo quindi al risparmio di risorse naturali preziose quali la cellulosa. Sono state proposte numerose tecnologie in grado di effettuare questa separazione, ma sono quasi tutte in uno stadio pre-industriale. Recentemente, anche il CNR-IIA ha sviluppato una possibile procedura, in collaborazione con l’azienda AzzeroCO2: le immagini sono relative ai prodotti ottenuti con tale processo.
Il riciclo delle plastiche dure deve invece fare i conti con una diversa serie di ostacoli: ad esempio, a causa della lunga vita della maggior parte dei prodotti di consumo in plastica dura rispetto a quella degli imballaggi in plastica, i processi di degradazione sono non solo più lunghi ma anche più significativi per lo sviluppo di contaminanti secondari, additivi e residui di additivi. Allo stesso tempo, gli articoli in plastica dura hanno delle caratteristiche che ne rendono il riciclo particolarmente vantaggioso: contengono meno componenti realizzati con polimeri diversi, quindi è più probabile che la contaminazione da polimeri derivi da errori di smistamento, se presenti, che da componenti realizzati con polimeri diversi. Gli articoli in plastica dura sono inoltre privi di inchiostri, colle o altri contaminanti igroscopici e hanno meno probabilità di essere utilizzati come contenitori, riducendo l’impatto dei residui di prodotto come contaminanti molecolari.
Una recente sperimentazione condotta dal CNR-IIA ha mostrato che miscele di polipropilene ottenute da rifiuti in plastiche dure fino al 78-80% hanno proprietà vicine al polipropilene post-industriale puro in termini di durezza e altre proprietà meccaniche: la temperatura di rammollimento (definibile a come la temperatura a cui la plastica comincia a modificare il proprio stato di aggregazione da solido a fluido) sembrerebbe diminuire di 0,2 °C per ogni aumento dell’1% del contenuto di rifiuti in plastiche dure. Inoltre, come confermato da una valutazione del ciclo di vita (LCA), si hanno significativi benefici in termini di riduzione dell’uso di combustibili fossili, delle emissioni di gas serra e di consumo di acqua.
Queste sperimentazioni appaiono molto promettenti e contribuiranno ad aumentare la sostenibilità del ciclo di vita di alcune plastiche di largo utilizzo: l’epoca in cui viviamo viene spesso definita “età della plastica” o “plasticene”, per sottolineare l’importanza globale e totalizzante del problema ambientale legato alla produzione di questa tipologia di rifiuti.
Pertanto, sarà sempre più importante concentrare gli sforzi della ricerca su questo settore.
di Marco Torre e Valerio Paolini– Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto sull’Inquinamento Atmosferico (CNR-IIA)
Link per approfondire
Dati aggiornati sulle quantità e tipologie di rifiuti in plastica in Europa: https://plasticseurope.org/knowledge-hub/plastics-the-facts-2020/
Articolo scientifico open-access sulle proprietà e gli impatti ambientali del riciclo delle plastiche dure: https://www.mdpi.com/2313-4321/6/3/58
Esempio di tecnologia per il riciclo dei pannolini: https://www.fatergroup.com/it/news/progetto-riciclo
Progetto di ricerca per lo sviluppo di un prototipo di recupero dei mozziconi di sigaretta: https://iia.cnr.it/project/remo/