Rifiuti in plastica di ogni tipo che fluttuano nel mare sono ormai un’immagine usuale per i notiziari. Entro il 2040, la quantità di plastica negli oceani a livello globale potrebbe triplicare arrivando a 29 milioni di tonnellate. Della plastica che buttiamo via, secondo la Ellen MacArthur Foundation, circa un terzo è dispersa nell'ambiente, mentre solo il 14% viene raccolta per essere riciclata. La pandemia Covid-19 sta inoltre dando nuovamente una spinta alla plastica monouso, aumentando così la pressione sull'ambiente.
Life in plastic? Not fantastic. Almeno, non se andiamo avanti con la nostra attuale dieta di plastica. Tuttavia, esistono opzioni per creare, utilizzare e smaltire la plastica in modo più sostenibile e la ricerca di soluzioni è in corso, come sottolinea un recente report della European Technology Platform for Sustainable Chemistry (SusChem).

Verso un'economia circolare della plastica

Affrontare il problema dei rifiuti in plastica richiede un approccio circolare, come sostiene il report Sustainable Plastics Strategy di SusChem: un nuovo modello economico, cioè, che sappia sfruttare al massimo e il più a lungo possibile le risorse, per poi recuperarle e dar loro una nuova vita, minimizzando così gli impatti ambientali.
Creare un'economia circolare della plastica non significa tuttavia solo tenere i rifiuti fuori dall'ambiente, ma anche ripensare l’intero ciclo della plastica: dalla produzione partendo da fonti a basse emissioni di carbonio, alla progettazione per una maggiore durabilità e facilità di raccolta, riciclo o upcycling a fine vita. Secondo la Ellen MacArthur Foundation, costruire un'economia circolare della plastica sarebbe estremamente vantaggioso, per la natura e le economie. Entro il 2040, questo approccio potrebbe ridurre il volume di plastica che entra negli oceani di oltre l'80%, risparmiare circa 200 miliardi di dollari all'anno, ridurre le emissioni di gas serra di un quarto e generare 700mila posti di lavoro extra.
Il rapporto di SusChem esamina come si potrebbe chiudere il cerchio sottolineando le soluzioni esistenti e le lacune nella ricerca nella progettazione della plastica, nel riciclaggio, nella lavorazione a fine vita e nelle materie prime.
"Non esiste un'unica soluzione alla complessa sfida dei rifiuti di plastica, motivo per cui evidenziamo che per migliorare ulteriormente la circolarità della plastica è fondamentale che venga applicato un approccio olistico alla gestione della plastica", afferma SusChem. "Questo approccio olistico ai rifiuti di plastica dovrebbe essere basato su un quadro scientifico misurabile che mira a prevenire i rifiuti, sensibilizzare i consumatori e implementare soluzioni basate sull’ecodesign in ottica di economia circolare".

Rendere la plastica sustainable-by-design

Rendere la plastica sostenibile attraverso il design è il primo passo verso l'economia circolare. Sustainable-by-design significa produrre plastica con materiali sicuri, durevoli, riutilizzabili, riciclabili, facili da smontare ed eco-compatibili. Ma queste plastiche devono anche durare più a lungo, funzionare come previsto, essere efficienti in termini di costi, scalabili e attraenti per i mercati e gli investitori, in modo che la sostenibilità partendo dalla progettazione diventi mainstream.
Come le creature viventi, anche la plastica tende a degradarsi e invecchiare. Caldo o freddo estremi, radiazioni, umidità, stress meccanico e altre forze possono influenzare la struttura della plastica e il suo funzionamento. Ripararne la struttura può essere difficile, soprattutto per i compositi plastici complessi per il settore aerospaziale, l’eolico e l’automotive, dove i tassi di scarto possono arrivare fino al 20-30%. La produzione di materie plastiche che includano i cosiddetti polimeri autorigeneranti, materiali intelligenti in grado di riparare automaticamente crepe e danni emergenti, potrebbe essere un modo per prolungare la vita di questi prodotti, si legge nel rapporto di SusChem. Gli esperti stanno inoltre studiando come questo tipo di composti che rafforzano la plastica possano essere utilizzati in prodotti complessi. Un'altra opzione potrebbe essere l'arricchimento della plastica con additivi chimici su nanoscala che aiutino il materiale ad adattarsi a varie condizioni ambientali, ritardandone l'invecchiamento.

Durevole o degradabile?

Le comuni plastiche a base di polietilene (PE) e polipropilene (PP) sono estremamente resistenti, ma ciò significa che impiegano anche molto tempo a degradarsi. Si sta allora esplorando la produzione di nuove plastiche da materiali che si degradino su richiesta, da riciclare quindi chimicamente. L'aggiunta di compatibilizzanti, additivi che consentono ai polimeri di legarsi e stabilizzarsi, potrebbe anche aiutare a creare nuove plastiche adatte a molteplici funzioni, utilizzando materiali altrimenti altamente incompatibili (ad esempio polietilene ad alta densità, HDPE e PET). Ciò permetterebbe, ad esempio, a un singolo materiale di fungere da imballaggio, adesivo e pellicola protettiva, semplificando la raccolta differenziata e il riciclaggio.
Economia circolare è anche riuscire a rendere più tipi di plastica facilmente biodegradabili. Eppure non sappiamo ancora abbastanza su come particolari condizioni ambientali o artificiali influenzino la degradabilità della plastica. Umidità, pH, temperatura, solventi, catalizzatori, luce, microrganismi ed enzimi svolgono ruoli diversi e le loro interazioni influiscono anche sulla degradazione. Abbiamo bisogno di polimeri biodegradabili diversi, ma che siano anche economici. L'utilizzo di enzimi e batteri che digeriscono la plastica è ad esempio una soluzione documentata, ma non ancora scalabile.
Infine, ridurre la quantità di rifiuti in natura significa anche ridurre il peso della plastica monouso scartata. Ad esempio, la produzione di contenitori per bevande da un singolo strato di polimero può ridurre il loro peso fino a un quarto.

La questione microplastiche

Gli studi scientifici che mostrano l'accumulo di microplastiche nella fauna selvatica e nell'uomo si sono moltiplicati negli ultimi anni. Tuttavia, secondo SusChem, abbiamo bisogno di una migliore comprensione del modo in cui le microplastiche viaggiano, si diffondono e si degradano in natura e dei pericoli che rappresentano per gli ecosistemi e la salute. Inoltre, non sappiamo abbastanza su come le condizioni ambientali aiutino le microplastiche secondarie, prodotte dalla frantumazione di rifiuti più grandi, ad entrare nella nostra catena alimentare. Ad oggi, l'impostazione predefinita per misurare la quantità di microplastiche è stata il conteggio delle plastiche rimosse dall'ambiente e l'analisi dei polimeri utilizzando la spettroscopia. La modellazione numerica sta cercando di affrontare questo problema. Attualmente le simulazioni matematiche incentrate sugli ambienti marini stanno esaminando il modo in cui le particelle di plastica interagiscono con le correnti oceaniche e quanto possano allontanarsi rispetto al punto di ingresso nel mare. Ma solo allargare le analisi ad altri ambienti inquinati dalla plastica, come fiumi, terreni coltivati ​​o città, e sovrapporre i dati ottenuti ci aiuterebbe ad avere un'immagine più accurata del problema microplastiche.

Semplificare il riciclo della plastica

La durabilità è di certo una caratteristica molto apprezzata nella plastica. Ma come dimostra la Sustainable Plastic Strategy, se abbiamo bisogno di plastiche resistenti che svolano bene il loro lavoro per tutta la durata della loro vita utile, abbiamo anche bisogno che si riciclino facilmente e diventino altri materiali riutilizzabili e di alta qualità. Questa è tuttora una sfida impegnativa, e includere i criteri di Life Cycle Assessment (LCA) e i criteri ambientali nella progettazione è essenziale per garantire che le nuove materie plastiche rispondano a tutti questi requisiti.
Del 14% della plastica raccolta per il riciclo, non tutta finisce per essere riciclata. Diverse questioni, dalla progettazione alle tecnologie di riciclaggio, impediscono ancora il pieno recupero e riutilizzo della plastica, dice il rapporto di SusChem.
La contaminazione, ad esempio, rimane un problema fondamentale. La pulizia di imballaggi che sono stati a contatto con contaminanti solidi o liquidi, come ad esempio gli inchiostri, è difficile, costosa e richiede molta energia. I problemi di salute e sicurezza escludono anche il riutilizzo degli imballaggi riciclati nell'industria alimentare. Ciò potrebbe comportare il mancato riciclo di alcune parti dell'imballaggio o il downcycling in prodotti di valore inferiore. Il trattamento della plastica con soluzioni che solubilizzano ed estraggono contaminanti è attualmente utilizzato nell'industria. Ma per ottenere una plastica riciclata di elevata purezza, dobbiamo identificare la natura e le dimensioni dei contaminanti in modo più preciso, un lavoro per sensori altamente sensibili. Sebbene esistente, la tecnologia è ancora costosa.
Anche gli errori nella raccolta differenziata riducono la quantità di plastica riciclata. SusChem in particolare promuove il potenziamento dell'uso di robot negli impianti di smistamento per separare tutti i diversi tipi di plastica. Secondo il rapporto, dovrebbe essere promosso l'utilizzo di macchinari con separazione termica, chimica e magnetica, nonché strumenti di imaging in grado di individuare l'esatta natura dei polimeri. Lo smistamento basato su tracciante (TBS), sebbene costoso, utilizza l'ottica per rilevare segnali luminosi specifici per ciascun tipo di polimero, mentre il rilevamento delle radiazioni nello spettro dell’infrarosso può aiutare a separare, ad esempio, il polisterene dai rifiuti di plastica mista.
I robot basati sull'intelligenza artificiale potrebbero anche migliorare la precisione dello smistamento e ridurre l'onere per la forza lavoro umana. Ma anche la creazione di materie plastiche che siano già facili da smistare, sottolinea SusChem, dovrebbe essere una priorità soprattutto per i settori dell’edilizia e del packaging.

Polipropilene, polietilene e polimeri a base biologica

C'è inoltre il problema delle poliolefine, che più comunemente assumono la forma di polipropilene (PP) o polietilene (PE), utilizzate nella plastica di consumo. In Europa, circa il 50% del consumo totale annuo di plastica è costituito da poliolefine. La decontaminazione della plastica come il PE per riciclarla in imballaggi riutilizzabili e sicuri per gli alimenti non è stata ancora raggiunta, poiché i residui nella plastica riciclata sono ancora oltre le soglie approvate dalla FDA e dall'EFSA. Trovare un processo di lavaggio della plastica efficace che renda il PE adatto per il riutilizzo industriale aumenterebbe i tassi di riciclaggio e la circolarità della plastica all’interno del suo mercato originale.
Il rapporto esamina anche come possiamo ridurre l'impronta di carbonio della plastica, utilizzando polimeri a base biologica come materie prime. I residui forestali forniscono una fonte potenzialmente sostenibile di biomassa. Ad esempio, la lignina, un polimero organico che si trova nei tessuti di sostegno delle piante, può essere convertita in elementi costitutivi rinnovabili per l'industria edile, mentre la sostanza secca vegetale (o lignocellulosa) può essere trasformata in materiali termoplastici.
Alcune soluzioni per il packaging prevedono l'abbinamento di fibre di legno con polimeri naturali, più leggeri per l'ambiente ma con le stesse qualità delle plastiche tradizionali.

La Circular Plastics Alliance

Creare economie di scala per queste tecnologie è impegnativo. "Per realizzare un'economia circolare completa per la plastica, sono necessari grandi investimenti in strutture di raccolta e smistamento e ulteriori spese per sviluppare tecnologie di riciclaggio (ad esempio percorsi chimici) su larga scala", dichiara SusChem a Materia Rinnovabile. “Inoltre, il finanziamento della ricerca e dell'innovazione è essenziale per garantire che materiali e prodotti siano sicuri e sostenibili per progettazione. Inoltre, sono necessari incentivi economici per aumentare l'uso di plastica riciclata invece di quella vergine ".
Istituita nel 2019, la Circular Plastics Alliance (CPA) - che comprende diversi membri di SusChem - vuole portare il mercato dell'UE per la plastica riciclata a 10 milioni di tonnellate entro il 2025. Rendere la plastica adatta alla visione e agli standard di un'economia circolare gioca un ruolo chiave nel raggiungere questo obiettivo. Sebbene non sia un'attività semplice, molte soluzioni sono già in cantiere o attendono di essere implementate su larga scala. I settori affamati di plastica come l'imballaggio, l'automotive, l'edilizia, l'agricoltura e le apparecchiature elettriche (EEE) dovranno dunque guidare l'innovazione e promuovere la cooperazione tra le catene di approvvigionamento della plastica, contribuendo a realizzare gli obiettivi del Green Deal dell'UE.

Nota: la Sustainable Plastic Stategy ha ricevuto contributi da esperti della filiera della plastica affiliati alla piattaforma SusChem, dalla European Composites, Plastics and Polymer Processing Platform (ECP4), da European Plastics Converters (EuPC), e da PlasticsEurope.