Trattiamoli a "freddo": riciclo chimico delle plastiche miste

 

La nostra generazione ha scoperto le plastiche con “Carosello”, il siparietto serale di pubblicità, comparso nel 1957, con le prime trasmissioni televisive. 

Alla scoperta ci ha guidato l'attore comico Gino Bramieri che, dopo aver fatto vari disastri, improvvisandosi "donna di casa", concludeva con: “ E mo? E mo, Moplen,”. 

Senza saperlo, stavamo assistendo all’avvio della rivoluzione che introduceva nelle case, e poi in tutti gli ecosistemi del pianeta, uno dei primi polimeri, una macromolecola, mai esistita prima, il cui nome commerciale era, appunto, "Moplen", con riferimento alla Montedison, che lo produceva a Ferrara, a partire dal 1957.

E la caratteristica, vantata da Bramieri,  era che il catino di “moplen”  che sostituiva quello in stagno zincato, era leggero, non arrugginiva e non si rompeva: una serie di vantaggi che, pochi decenni dopo, si sarebbero trasformati nell’attuale problema planetario delle “microplastiche”.

Il nome chimico del Moplen e’ poli-propilene, una invenzione tutta italiana, fatta nel 1954 dal professor Giulio Natta  che,  per questo, vinse il premio Nobel nel 1963.

Come suggerisce il nome, il poli-propilene  e’ una lunga molecola (polimero)  fatta da molecole  più piccole (propilene), unite insieme.

In particolare, il nome chimico del  “Moplen” è “poli-propilene isotattico” e il termine "isotattico" sottolinea l'organizzazione simmetrica di questa macromolecola, in cui i  gruppi metilici (CH3 ) e gli atomi di idrogeno sono regolarmente distribuiti lungo la catena del polimero. 

Figura 1. Struttura molecolare del poli-propilene isotattico.
In rosso gli atomi di carbonio, in blu gli atomi di idrogeno

Figura 2. Struttura molecolare  di propilene e poli-propilene

Da questa prima scoperta sono nate tutte le altre “macromolecole", decine di diverse "grandi molecole",  materie plastiche  con strutture molecolari organizzate ad arte, per offrire vantaggi e caratteristiche diverse: resistenza agli urti, impermeabilità a gas, trasparenza, leggerezza,…

Tutto questo, a partire da una miscela complessa e variabile di idrocarburi gassosi, liquidi e solidi estratti dalle viscere della terra, petrolio e  gas naturale, successivamente trattati in impianti petrolchimici, con processi chimico-fisici complessi e supportati da “catalizzatori” che aumentano le rese e guidano le trasformazioni chimiche, verso prodotti con le caratteristiche desiderate.

Quindi non dovrebbe stupire che le conoscenze sviluppate dai chimici per la produzione di polimeri possano essere applicate anche al riciclo e riutilizzo di polimeri di scarto, compresi le plastiche miste da raccolte differenziate di qualità non particolarmente elevata

In effetti le caratteristiche di questa frazione (abbondanza di carbonio organico, presenza di molecole organiche di composizione diversa, impurezze...,) rimandano alle caratteristiche del petrolio, miscele complesse di idrocarburi "fossili" dai quali processi fisici e chimici, altrettanto complessi,  riescono a produrre combustibili, manufatti, tessuti, detergenti, solventi, lubrificanti...

Figura 3. Processi utilizzabili per il riciclo avanzato dei materiali di plastica post consumo

La Figura 3 sintetizza i numerosi procedimenti attualmente messi in atto per "riciclare" gli scarti polimerici.

Nella Figura 3,  al primo posto a destra, c'è anche l'incenerimento con recupero energetico che, ovviamente, non è una forma di riciclo chimico.

L'incenerimento non è una forma di "riciclo" della materia perché le macromolecole, portate a temperature maggiori di 850°C, in presenza di ossigeno,  si trasformano in anidride carbonica la quale, vista l'origine fossile del carbonio presente nelle plastiche,  dà un pesante contributo al cambiamento  climatico. Quindi, correttamente, questa emissione sarà pesantemente tassata, a danno di aziende e famiglie che saranno costrette a pagare TARI molto più salate.

Anche gasificazione, pirolisi e depolimerizzazione sono trattamenti a "caldo" in quanto ci vuole molta energia "termica" per rompere i legami che, nei polimeri,  tengono insieme i monomeri, le molecole alla base delle catene polimeriche.

I processi di trasformazione con cui si trattano le miscele di polimeri "post consumo", per essere considerati un vero "riciclo chimico", devono avere come prodotto finale  nuovi composti chimici da immettere all'uso, dando la priorità a nuovi polimeri.

Critiche, sulla reale "ciclicità" di tecniche che utilizzano la pirolisi di polimeri post consumo  per produrre oli e combustibili, sono state formulate da Zero Waste Europe.

    Grazie ai diversi approcci offerti dalla chimica delle macromolecole, sono numerose le aziende chimiche che stanno investendo per trasformare, in risorsa, l'immensa quantità di plastiche che ogni anno, dopo una breve vita utile, si trasformano in rifiuti: nel 2019, a livello mondiale, sono stati prodotte 450 milioni di tonnellate di polimeri, di cui il 70%  è finito in discarica o è stato abbandonato nell'ambiente.

E in Italia, nel 2020, sono stati immessi nel mercato 5,9 milioni di tonnellate di plastiche, di cui solo 1,6 milioni di tonnellate sono state differenziati.

Oggi, delle plastiche raccolte in modo differenziato in Italia, solo il 39%  (624.000 tonnellate) è stato riciclato, il resto incenerito o inviato in discarica.

Ma tutto fa pensare che le cose stiano cambiando.

E proprio a Ferrara, a distanza di oltre sessanta anni, negli stessi laboratori dove è nato il  "Moplen",  suoi "discendenti" sono  rinati a seconda vita.

1) La "rinascita" avviene grazie al processo MoReTec,  che si basa sulla pirolisi catalitica, messa a punto dalla LyondellBasell, in un impianto pilota localizzato a Ferrara, della BasellPolietilene Italia spa.

Alla fine di novembre 2023, la LyondellBasell ha annunciato la costruzione a Wesseling (Germania)  di un impianto di riciclo chimico di 50.000 tonnellate/anno di scarti di imballaggio, in prevalenza poliolefine ( polietilene, polipropilene, poli-iso butilene) che si prevede possa entrare in funzione nel 2025. Con questo metodo, l'olio ottenuto con la pirolisi, sarà usato per produrre nuovi polimeri.

2) E' in fase di realizzazione a Chieti, l' impianto pilota, su scala industriale, per il riciclo chimico di PoliEtilenTereftalato (PET) e il Poliestere con il processo GR3N basato sull'idrolisi alcalina e sull'uso di micronde per accelerare la depolimerizzazione degli scarti e il successivo riuso dei monomeri.

3) Nel 2023 è stato siglato un accordo tra SAIPEM e Garbo per l'industrializzazione del processo di riciclo chimico CHEMPET, che sarà realizzato a Cerano (Novara).

Con il processo ChemPET , che si basa sulla glicolisi, possono essere recuperati diversi prodotti a base di PET, difficilmente recuperabili con le attuali tecnologie di tipo meccanico: sfridi da termoformatura e vaschette multi-strato, sfridi e film accoppiati con alluminio, bottiglie in PET opaco (contenente additivi minerali  come TiO2, CaCO3, Silice), polveri di PET colorati, vassoi in PET nero, reggette in PET/PP, tessuti non tessuti, fibre miste poliestere/cotone.

Basato sulla tecnologia ChemPet, GR3N e Intectesa Industrial hanno siglato, sempre nel 2023, un accordo per realizzare, nel 2027, il primo impianto spagnolo di riciclo chimico di scarti di tessuti tessili.

5) ChemCycling è il processo di riciclo chimico, messo a punto dalla BASF , che utilizza la pirogassificazione a 300-700 C°,  in assenza di ossigeno, di poli-etile, polipropilene, polistirolo, plastiche multi strato. Il prodotto è un olio che viene utilizzato come materia seconda in ingresso negli impianti petrolchimicio dell BASF in sostituzione di materie fossili.

6) Infine, anche la Eastman,  ha deciso di investire in Francia  (Port- Jerone-sur-Seine), realizzando un impianto per il riciclo di 200.000 tonnellate/anno di scarti di poliesteri ,con la tecnica della metanolisi. I lavori partiranno nel 2026 e la piena attività è prevista per il 2030.

Tutto fa pensare che investire, oggi, in nuovi "termovalorizzatori" sia un clamoroso "fiasco" economico: raccolte differenziate sempre più efficaci e di migliore qualità, crescenti quantità di plastiche post consumo avviate al riuso e riciclo, taglieranno agli inceneritori con recupero energetici, combustibili e guadagni.

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Nuova vita per le plastiche miste

Plastiche miste da riciclo di carta e cartoni

Nel 2017, in Italia, sono stati immessi al consumo circa 2,2 milioni di tonnellate d’imballaggi in plastica che, in gran parte (83%), sono stati  raccolti in modo differenziato.

Sarebbe una buona notizia se, nello stesso anno non fossero andati a fuoco sedici depositi di questi scarti, eventi tutt’altro che isolati: dal 2015 a oggi, si contano ottantatré incendi, divampati in altrettanti depositi equamente distribuiti sul territorio nazionale.

Paradossalmente questi fatti, in gran parte delittuosi, dipendono dal successo della raccolta differenziata, alla quale il sistema produttivo nazionale non ha saputo affiancare un numero adeguato di impianti finalizzati alla selezione e al riuso di questi materiali.

Di conseguenza sono aumentati i costi e di fatto si sono azzerati i guadagni. E dar fuoco ai magazzini e prendere i soldi dell'assicurazione potrebbe essere il modo più facile di fare affari con i materiali differenziati.

A peggiorare la situazione, la recente decisione della Cina di bloccare l’importazione delle plastiche usate, comprese quelle dall’Italia, ammontanti a circa 200.000 tonnellate all’anno.

La scelta cinese è stata motivata dall’aumento della propria produzione di scarti, ma anche dalla pessima qualità di quelli che gli mandavamo.

La maggiore difficoltà al riuso delle plastiche deriva dalle cosi dette plastiche miste, la miscela di plastiche di diverso tipo che rimane dopo la separazione meccanica o manuale delle plastiche più pregiate e più facilmente separabili, come ad esempio il PET, la plastica usata per le bottiglie d’acqua.

Per i chimici il riuso di plastiche miste è una bella sfida, ma qualche cosa si sta muovendo, anche in Italia. 

A Lucca, l’industria cartaria usa grandi quantità di carta differenziata, ma ancora con un 7% di impurezze scarti di materiale plastico, pari a 120.000 tonnellate/anno,  finora destinati all’incenerimento, con costi elevati (130 €/ton). 

In visita all'estrusore delle plastiche miste

Pallet in plastica e in legno

Grazie all’interessamento di Zero Waste Europe e a un progetto Life, finanziato dall’Unione Europea, a Lucca è stato realizzato un progetto pilota per migliorare la qualità dei materiali di scarto prodotti dalle cartiere e per utilizzare la plastica mista, così ottenuta, per produrre pallet da usare, nelle stesse cartiere, per il trasporto delle balle di carta, al posto degli attuali pallet di legno.

Il progetto è terminato con esiti positivi: i pallet di plastica riciclata hanno superato i test di carico e di durata e i conti fanno ritenere che, con la loro vendita,  vi siano interessanti margini di guadagno anche in previsione di poter esportare i pallet di plastica in Australia, dove quelli di legno sono vietati, poiché potrebbero essere veicolo di funghi e batteri dannosi per le coltivazioni locali.

Pertanto a Lucca si è avviata la realizzata di una nuova linea produttiva che realizzerà quella economia circolare (da scarto a materia seconda) da tanti auspicata.

Tuttavia esistono altre interessanti applicazioni delle plastiche miste, alternativa all’incenerimento e all’uso come combustibile per i cementifici: sostituire il bitume nella preparazione degli asfalti stradali e autostradali, pratica già usata nel Regno Unito, in Irlanda e in Olanda.

Negli anni ottanta la sostituzione del bitume con plastiche di scarto fu ipotizzata dal professor Umberto Bianchi, del Dipartimento di Chimica industriale di Genova che, in collaborazione con la ENICHEM, fece applicare asfalto, fatto con una miscela di bitume e plastica, a trenta chilometri di strada del ragusano. 

I test dimostrarono, rispetto agli asfalti tradizionali, la maggiore resistenza al salino e al sole di questo nuovo prodotto e l’asfalto di plastica risultò di più lunga durata e con una minore rumorosità all’uso. 

Nonostante questo, non se ne fece nulla: allora gli interessi dei petrolieri nostrani prevalsero. 

L'isola ecologica che non c'è

Fig. 1 Area prevista per ospitare l'Isola Ecologica del Levante di Genova

Alla fine degli anni novanta, con Pericu sindaco di Genova, l'assessore all'ambiente Chiara Malagoli aveva già individuato dieci aree, distribuite nella città, una per ogni Municipio, che avrebbero dovuto ospitare altrettante Isole Ecologiche a cui conferire scarti ingombranti (mobili, elettrodomestici, materassi ...) e altri materiali non previsti nella raccolta differenziata domiciliare (oli da friggere, batterie auto, oggetti in metallo, lattine di vernici....) giunti alla fine della loro prima vita, evitando il loro consueto abbandono nei greti dei torrenti e in qualsiasi spiazzo appartato della città e relativi costi per le reiterate bonifiche di queste discariche abusive.

Dopo quasi vent'anni, le Isole Ecologiche in funzione a Genova sono solo quattro, la maggior parte nel ponente cittadino ( Fig. 2 ).

Certamente in molti, per tutti questi anni, hanno preferito far finta di nulla, se non addirittura remare contro la loro realizzazione.
Il motivo più banale che ci ha portato a questa situazione è stato quello di non voler perdere consenso per una scelta ritenuta poco importante e mal vista dalla popolazione.

Nel 2014, le quattro isole, rispettivamente nella fascia rispetto di Pra (Ponente), in via Gastaldi (Val Polcevera), lungo l'argine del Polcevera (Centro Ovest) e alla Volpara (media Val Bisagno), sono state al servizio di 282.000 genovesi e hanno permesso la raccolta di 22.300 tonnellate di scarti ingombranti e altri materiali riciclabili.

Ad oggi, questo utile e comodo servizio è ancora negato a 310.500 genovesi, per la volontà di non decidere di gran parte dei restanti cinque Municipi e per l'auto-lesionismo di alcune centinaia di cittadini che si oppongono al progetto di avere questo tipo di servizio vicino alle loro case.

Fig. 2  lo stato del  piano delle Isole Ecologiche di Genova nel 2017

Con l'entrata in funzione delle cinque Isole Ecologiche che ancora mancano all'appello, in base alle rese di quelle già operative, si potrebbero intercettare circa 48.000 tonnellate all'anno di scarti ingombranti, piccoli elettrodomestici e altri materiali, pari al 15% degli scarti complessivamente prodotti da famiglie e aziende genovesi.

E' fuori di dubbio che, insieme ad una adeguata comunicazione e a generosi sconti TARI per chi utilizza questo servizio, in base ad esperienze nazionali,  la percentuale di ingombranti, scarti elettrici ed elettronici (RAEE)e altri materiali  intercettati dall'Arcipelago delle Isole Ecologiche di Genova, rispetto a tutti gli scarti prodotti in città, potrebbe essere anche maggiore: 25-30%.

Pertanto in pochi mesi, costruite le cinque Isole Ecologiche mancanti, la raccolta differenziata genovese potrebbe fare un bel balzo in avanti: dall'attuale 39% fino al 59-60%, con un rapido avvicinamento all'obbiettivo previsto dalla legge del 65%, obiettivo che qualcuno ancora si ostina a far credere impossibile.

Tra i genovesi contrari alle Isole ci sono circa settecento  abitanti di Quarto Alta che, con le loro firme, si oppongono alla realizzazione dell'Isola Ecologica indicata dal Municipio Levante in un' area in via delle Campanule, a pochi metri da corso Europa.

Tra i motivi per l'opposizione è che l'isola Ecologica svaluterebbe i loro immobili.

La Figura 1 mostra l'attuale situazione di quest'area, una zona recintata, adibita in gran parte a deposito di grandi cordoli  in pietra, in attesa di riutilizzo, il cui spazio  oggi incustodito,  davanti al cancello d'ingresso, è usato per un veloce e comodo scarico di rifiuti ingombranti (Figura 3).

Insieme alla crescita incontrollata di arbusti tutt'intorno e nella vicina aiuola, che nessuno cura più da tempo, come biglietto da visita del quartiere collinare, questo pezzo di terreno, oggi, non è un gran ché.

Fig 3 Discarica abusiva di ingombranti davanti al cancello
 dell'area prevista per ospitare l'Isola Ecologica del Levante

Anche la preoccupazione del comitato di un aumento del traffico locale appare esagerata: l' Isola Ecologica di via delle Campanule si trova lungo la via di percorrenza di chi risiede nei quartieri collinari di Quarto e di chi già ora percorre corso Europa; chi utilizza regolarmente queste strade, con una breve deviazione dal suo abituale percorso, potrà depositare nell'Isola i suoi scarti ingombranti, con una breve sosta nei parcheggi interni.

Certamente bisognerà curare l'estetica dell'Isola Ecologica e un'attenta progettazione e cura del verde attorno al perimetro del sito ne dovrà migliorare la percezione visiva.

Anche la stabilità del terreno richiede una verifica, ma sarà difficile che gli scarrabili che l'Isola ospiterà siano più pesanti degli cumuli di cordoli in pietra già oggi stoccati in questo luogo.

Quindi  ben venga l'Isola Ecologica  del Levante che, oltre ad offrire un comodo e indispensabile servizio a chi abita nelle sue vicinanze, certamente migliorerà la qualità ambientale dell'attuale sito.

Per finire, mi piace molto una proposta fatta dal Municipio di Levante, da estendere se possibile alle altre Isole cittadine: realizzare, all'interno dell'Isola, un Caffè per le Riparazioni (Repair Caffe), un locale attrezzato per ridare nuova vita agli oggetti consegnati e da mettere a disposizione, a un prezzo simbolico, per chi vorrà riutilizzarli.

E aggiungo una mia personale proposta, per aumentare l'efficacia delle Isole Ecologiche e migliorarne l'immagine: mettere a disposizione dei visitatori un mini-silos da cui scaricare cippato di legno, prodotto con sfalci e potature conferite all'Ecocentro, da utilizzare nella propria compostiera domestica: un ingrediente indispensabile per un compostaggio rapido e senza problemi, difficile da reperire in città, un bell'esempio di concreta Economia Circolare.

Evitar diossine con il riciclo.

I quarantotto inceneritori con recupero energetico, che erano in funzione in Italia nel 2013, hanno trasformato in cenere 5,4 milioni di tonnellate di rifiuti urbani indifferenziati, frazioni secche non riciclabili, combustibili da rifiuto.

Questi impianti, a causa delle inevitabili complesse reazioni che avvengono nelle combustioni, hanno anche trasformato parte dei rifiuti trattati in diossine e furani, molecole molto pericolose per i loro effetti tossici a dosi estremamente basse  e per la la loro elevata persistenza nell'ambiente.

Nonostante i sofisticati sistemi adottati dai moderni inceneritori per depurare i fumi, nel corso del 2013, 7,5 grammi di diossine e furani, calcolati come tossicità equivalente alla diossina più pericolosa (I-TEQ)

 ( fonte ISPRA) sono state immesse in atmosfera dai camini degli inceneritori e, una volta ricadute al suolo, si concentreranno, inevitabilmente, lungo la catena alimentare e, in parte arriveranno nelle nostre tavole.

L'emissione annuale di 7,5 grammi I-TEQ di " diossine" equivale alla emissione giornaliera di 20 miliardi di picogrammi di questi compost.

Il picogrammo è la miliardesima parte del milligrammo, una quantità che può sembrare insignificante, ma unità di misura così piccole devono essere usate per stimare l'estrema pericolosità delle diossine.

Infatti la dose giornaliera di diossine, assunte attraverso il cibo, che l'Organizzazione Mondiale della Salute e la Commissione Europea  giudicava  tollerabile era  di 2 picogrammi, per chilo di peso corporeo.

Questo significa che per un adulto di 70 chili, l'assunzione giornaliera di 140 picogrammi I-TEQ di diossine è tollerata, anche se non è esente da effetti.

Pertanto, anche se tutti i 48 inceneritori italiani, per ogni tonnellata di rifiuto trattato, emettono quantità di diossine nettamente inferiori rispetto ad impianti realizzati intorno agli anni '80 e '90, gli attuali 20miliardi di picogrammi I -TEQ, emessi giornalmente dai "termovalorizzatori" italiani, nel pieno rispetto delle autorizzazioni, corrispondono alla dose tollerabile giornaliera di 146 milioni di abitanti adulti.

Ovviamente non tutta la diossina prodotta finirà sulle tavole degli italiani, ma chi risiede nelle area di ricaduta dei fumi degli inceneritori e consuma alimenti prodotti a chilometro zero, in particolare uova, latte, carne corre rischi evitabili grazie ad altre scelte possibili.

Nel 2015, nonostante i gravi ritardi nel conseguimento degli obbiettivi di legge di raccolta differenziata (alla fine del 2012 avremmo dovuto differenziare il 65% dei nostri scarti e siamo intorno al 42%) abbiamo differenziato e riciclato 3,1 milione di tonnellate di carta e cartone, 5,7 milioni di tonnellate di frazione umida, 0,45 milioni di tonnellate di plastiche.

Il riciclo di tutti questi scarti ha avuto il vantaggio di non produrre diossine e furani, effetto indesiderato della combustione.

Ma quante diossine abbiamo evitato attuando il riciclo, invece della "termovalorizzazione"?

Il conto è presto fatto: la termovalorizzazione di una tonnellata di rifiuti nel più moderno impianto italiano, produce 0,02 microgrammi (milionesimi di grammo ) I-TEQ di diossine.

Se i 9,25 milioni di tonnellate di carta, umido e plastiche che abbiamo immesso in nuovi cicli produttivi fossero stati termovalorizzati, oggi, nel nostro ambiente, avremmo annualmente 0,185 grammi I-TEQ di diossine in più.

Insomma, grazie all'attenzione di tanti cittadini che hanno separato con cura i loro scarti, abbiamo un ambiente molto meno inquinato.

Ambiente che potremmo ulteriormente migliorare con il raggiungimento del 65 % di raccolta differenziata, grazie al Porta a Porta e con efficaci politiche di riduzioni alla fonte ( vuoto a rendere, riduzione degli sprechi alimentari, compostaggio domestico...).

Inutile sottolineare che se riesce ad andare in porto il decreto "Sblocca Italia" del governo Renzi, che ci vuole imporre 35 nuovi inceneritori, la raccolta differenziata restera' al palo e la quantità di diossine immesse nell'ambiente, a causa della termovalorizzazione dei nostri scarti, inevitabilmente aumenterà.

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