Dai suoi inizi durante e dopo la seconda guerra mondiale, l’industria commerciale dei polimeri – molecole sintetiche a catena lunga di cui “plastica” è un termine improprio comune – è cresciuta rapidamente.Nel 2015, in tutto il mondo sono state prodotte oltre 320 milioni di tonnellate di polimeri, escluse le fibre.
[Grafico: La conversazione]Fino agli ultimi cinque anni, i progettisti di prodotti polimerici in genere non hanno considerato cosa accadrà dopo la fine della vita iniziale del loro prodotto.La situazione sta cominciando a cambiare e la questione richiederà maggiore attenzione negli anni a venire.
L'INDUSTRIA DELLA PLASTICA
“Plastica” è diventato un modo un po’ fuorviante per descrivere i polimeri.Tipicamente derivate dal petrolio o dal gas naturale, si tratta di molecole a catena lunga con centinaia o migliaia di collegamenti in ciascuna catena.Le catene lunghe trasmettono importanti proprietà fisiche, come resistenza e tenacità, che le molecole corte semplicemente non possono eguagliare.
“Plastica” è in realtà una forma abbreviata di “termoplastico”, un termine che descrive materiali polimerici che possono essere modellati e rimodellati utilizzando il calore.
La moderna industria dei polimeri è stata effettivamente creata da Wallace Carothers presso DuPont negli anni '30.Il suo minuzioso lavoro sulle poliammidi portò alla commercializzazione del nylon, poiché la carenza di seta in tempo di guerra costrinse le donne a cercare calze altrove.
Quando altri materiali iniziarono a scarseggiare durante la seconda guerra mondiale, i ricercatori cercarono i polimeri sintetici per colmare le lacune.Ad esempio, la fornitura di gomma naturale per i pneumatici dei veicoli fu interrotta dalla conquista giapponese del sud-est asiatico, portando alla produzione di un polimero sintetico equivalente.
Le scoperte chimiche guidate dalla curiosità hanno portato a un ulteriore sviluppo di polimeri sintetici, tra cui il polipropilene e il polietilene ad alta densità, ora ampiamente utilizzati.Alcuni polimeri, come il Teflon, sono stati scoperti per caso.
Alla fine, la combinazione di necessità, progressi scientifici e serendipità ha portato alla suite completa di polimeri che ora potete facilmente riconoscere come “plastiche”.Questi polimeri furono rapidamente commercializzati, grazie al desiderio di ridurre il peso dei prodotti e di fornire alternative economiche ai materiali naturali come la cellulosa o il cotone.
TIPI DI PLASTICA
La produzione di polimeri sintetici a livello globale è dominata dalle poliolefine: polietilene e polipropilene.
Il polietilene è disponibile in due tipi: “alta densità” e “bassa densità”.Su scala molecolare, il polietilene ad alta densità assomiglia a un pettine con denti corti regolarmente distanziati.La versione a bassa densità, d’altro canto, assomiglia a un pettine con denti di lunghezza casuale distanziati in modo irregolare, un po’ come un fiume e i suoi affluenti se visti dall’alto.Sebbene siano entrambi polietilene, le differenze di forma fanno sì che questi materiali si comportino diversamente quando vengono stampati in pellicole o altri prodotti.
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Le poliolefine sono dominanti per alcuni motivi.Innanzitutto, possono essere prodotti utilizzando gas naturale relativamente poco costoso.In secondo luogo, sono i polimeri sintetici più leggeri prodotti su larga scala;la loro densità è così bassa che galleggiano.In terzo luogo, le poliolefine resistono ai danni causati da acqua, aria, grasso e solventi detergenti, tutti elementi che questi polimeri potrebbero incontrare durante l'uso.Infine, sono facili da trasformare in prodotti, e allo stesso tempo abbastanza robusti da impedire che l'imballaggio realizzato con essi si deformi in un camion per le consegne fermo al sole tutto il giorno.
Tuttavia, questi materiali presentano gravi svantaggi.Si degradano in modo estremamente lento, il che significa che le poliolefine sopravvivranno nell'ambiente per decenni o secoli.Nel frattempo, l’azione delle onde e del vento li abrade meccanicamente, creando microparticelle che possono essere ingerite da pesci e animali, risalendo la catena alimentare verso di noi.
Il riciclaggio delle poliolefine non è così semplice come si vorrebbe a causa dei problemi di raccolta e pulizia.L'ossigeno e il calore causano danni alla catena durante il ritrattamento, mentre il cibo e altri materiali contaminano la poliolefina.I continui progressi nel campo della chimica hanno creato nuovi gradi di poliolefine con maggiore resistenza e durata, ma questi non sempre possono mescolarsi con altri gradi durante il riciclaggio.Inoltre, le poliolefine vengono spesso combinate con altri materiali negli imballaggi multistrato.Sebbene queste strutture multistrato funzionino bene, sono impossibili da riciclare.
I polimeri vengono talvolta criticati perché sono prodotti da petrolio e gas naturale sempre più scarsi.Tuttavia, la frazione di gas naturale o di petrolio utilizzata per produrre polimeri è molto bassa;meno del 5% del petrolio o del gas naturale prodotti ogni anno viene utilizzato per produrre plastica.Inoltre, l’etilene può essere prodotto dall’etanolo della canna da zucchero, come viene fatto commercialmente da Braskem in Brasile.
COME VIENE UTILIZZATA LA PLASTICA
A seconda della regione, l’imballaggio consuma dal 35% al 45% del polimero sintetico prodotto complessivamente, dove dominano le poliolefine.Il polietilene tereftalato, un poliestere, domina il mercato delle bottiglie per bevande e delle fibre tessili.
L’edilizia e le costruzioni consumano un altro 20% del totale dei polimeri prodotti, dove dominano i tubi in PVC e i suoi cugini chimici.I tubi in PVC sono leggeri, possono essere incollati anziché saldati o saldati e resistono notevolmente agli effetti dannosi del cloro presente nell'acqua.Sfortunatamente, gli atomi di cloro che conferiscono al PVC questo vantaggio ne rendono molto difficile il riciclo: la maggior parte viene scartata a fine vita.
I poliuretani, un'intera famiglia di polimeri correlati, sono ampiamente utilizzati nell'isolamento in schiuma per case ed elettrodomestici, nonché nei rivestimenti architettonici.
Il settore automobilistico utilizza quantità crescenti di materiali termoplastici, principalmente per ridurre il peso e quindi raggiungere maggiori standard di efficienza del carburante.L’Unione Europea stima che il 16% del peso di un’automobile media sia costituito da componenti in plastica, in particolare per parti e componenti interni.
Oltre 70 milioni di tonnellate di materiali termoplastici all'anno vengono utilizzati nel settore tessile, soprattutto nell'abbigliamento e nella moquette.Oltre il 90% delle fibre sintetiche, in gran parte polietilene tereftalato, vengono prodotte in Asia.La crescita dell’uso delle fibre sintetiche nell’abbigliamento è avvenuta a scapito delle fibre naturali come cotone e lana, che richiedono quantità significative di terreno agricolo per essere prodotte.L’industria delle fibre sintetiche ha visto una crescita drammatica per l’abbigliamento e la moquette, grazie all’interesse per proprietà speciali come elasticità, assorbimento dell’umidità e traspirabilità.
Come nel caso degli imballaggi, i tessili non vengono comunemente riciclati.Il cittadino americano medio genera oltre 90 libbre di rifiuti tessili ogni anno.Secondo Greenpeace, nel 2016 la persona media ha acquistato ogni anno il 60% in più di capi di abbigliamento rispetto a 15 anni prima e conserva i vestiti per un periodo di tempo più breve.
Orario di pubblicazione: 03-lug-2023