Nuovo metodo per il riciclaggio chimico circolare del PLA
Nei processi di riciclaggio meccanico esistenti, gli articoli in plastica vengono tagliati in pezzi sottili, fusi ed estrusi in una nuova materia prima di plastica, il che ne fa peggiorare la qualità. La plastica vergine riciclata viene spesso utilizzata per applicazioni di qualità inferiore, tra cui panchine, tubi dell’acqua e coni di traffico. Per questo motivo, gli scienziati delle Università di Bath e Birmingham stanno studiando un metodo di riciclaggio chimico che rompe polimeri come PLA e PETG nelle loro molecole di base.
L’articolo, pubblicato su ChemSusChem , descrive come il Dr. Paul McKeown il Dott. Luis A. Román ‐ Ramírez Samuel Bates il Prof. Joseph Wood e il Prof. Matthew D. Jones, Hanno cercato di sviluppare un metodo praticabile per riciclare chimicamente la plastica PLA nei suoi componenti chimici costituenti. Utilizzando un complesso costituito da zinco come catalizzatore, il team ha eseguito con successo la demolizione del PLA e la formazione di acido lattico, la base della plastica PLA. I ricercatori hanno impiegato diversi complessi di zinco per dissolvere i campioni di PLA, con il complesso più attivo che consumava completamente il PLA entro 30 minuti.
Sebbene il PLA sia spesso descritto come biodegradabile e compostabile, è biodegradabile solo in impianti di compostaggio industriale e non in compositori da cortile. Inoltre, non viene facilmente riciclato negli impianti di riciclaggio tradizionali e di solito finisce in discarica.
Il team di ricerca è stato in grado di ricavare materiali costituenti diversi a seconda della natura esatta del complesso di zinco. Se combinato con etanolo come solvente, ad esempio, il complesso di zinco è stato in grado di formare lattati alchilici, che sono considerati solventi “verdi” e, quindi, un risultato utile e potenzialmente sostenibile del riciclaggio del PLA. Oltre al PLA, i ricercatori sono stati in grado di eseguire piccoli test sul riciclaggio del PET, la plastica utilizzata per produrre bottiglie d’acqua, utilizzando lo stesso processo.
Mentre il riciclaggio di sostanze chimiche è stato dimostrato in passato, i ricercatori ritengono che i complessi di zinco utilizzati in questo studio siano più rispettosi dell’ambiente rispetto ai catalizzatori utilizzati nei precedenti metodi di riciclaggio delle sostanze chimiche. Il team è stato anche in grado di eseguire il riciclaggio a temperature più basse, il che significa che è stata utilizzata meno energia. La scala alla quale è stato effettuato il riciclaggio era molto piccola, ma il team dell’Università di Birmingham sta esplorando i modi per ridimensionare il sistema per produrre maggiori quantità di sostanze chimiche di partenza.
Rispetto al combustibile fossile utilizzato per i trasporti, l’elettricità e le applicazioni industriali , la plastica rappresenta una piccola ma significativa porzione dell’impronta di carbonio della società industrializzata. Trovare i numeri globali è un po ‘più difficile, ma la produzione di plastica costituisce l’1 percento delle emissioni di gas serra (GHG) degli Stati Uniti e il 3 percento del consumo di energia primaria del paese. Inoltre, il Center for International Environmental Law sottolinea che, poiché i polimeri sono spesso realizzati utilizzando i sottoprodotti dell’estrazione di combustibili fossili, “le due catene di prodotti [plastica e combustibili fossili] sono intimamente collegate”.
Se la società vuole mantenere una parvenza della sua attuale forma industriale e di consumo, sarà necessario abbandonare la plastica, lasciando la società industrializzata bisognosa di alternative. Ciò significa riciclare la plastica che abbiamo e trovare altre fonti per i nostri polimeri. Per il momento, la forma dominante di polimero non derivato da combustibili fossili è l’acido polilattico (PLA), derivato principalmente dallo zucchero nell’amido di mais e nella canna da zucchero, nonché dalle radici di manioca, patatine o amido.
Uno studio del 2017 ha suggerito che utilizzando il PLA come sostituto della plastica derivata dai combustibili fossili, le emissioni di GHG potrebbero essere ridotte del 25 percento. L’uso di fonti di energia rinnovabili per alimentare la produzione di PLA potrebbe ridurre ulteriormente le emissioni. Tuttavia, il passaggio al solo PLA non è sufficiente per eliminare completamente il suo impatto ecologico. Il materiale deve essere smaltito e riciclato correttamente.
Il PLA rilascia GHG mentre si degrada, anche se meno rispetto alle sue controparti basate su petro, e, secondo uno studio del 2010 , potrebbe rilasciare più inquinanti a causa dei fertilizzanti e dei pesticidi usati per coltivare le colture che servono come base per il PLA. NatureWorks, il più grande fornitore di PLA, consente ai partner di acquistare Ingeo realizzato senza colture geneticamente modificate (GM). Tuttavia, l’uso delle piante GM è la pratica di default e, poiché le piante GM hanno un’elevata resistenza ai pesticidi, sono tipicamente legate all’aumento dell’uso di pesticidi.
L’effettiva crescita della materia prima per il PLA determina anche le proprie emissioni significative di GHG con l’ossido nitroso utilizzato nei fertilizzanti a basso costo 310 volte più potente in termini di effetto sull’atmosfera rispetto alla CO2 e 15 volte più potente del metano. Secondo un calcolo , l’uso di questi fertilizzanti nei prodotti NatureWorks porta all’emissione di “56 Tg di equivalente di anidride carbonica, più di tutte le discariche combinate negli Stati Uniti secondo gli Stati Uniti Gas and Sinks. ”
In altre parole, il tipo di economia circolare immaginato dagli scienziati di Bath e Birmingham è necessario più di quanto si possa immaginare. Naturalmente, è importante ricordare che, anche in uno scenario del genere, questo processo non è un gioco a somma zero. Richiede ancora materiale aggiuntivo ed input di energia per riciclare la plastica, che deve provenire da qualche parte.
In questo caso, lo zinco è il principale input di materiale, anche se in quantità molto ridotte. Sebbene gli Stati Uniti abbiano una propria quota di riserve di zinco , ha importato quasi altrettanto raffinato zinco della quantità di zinco grezzo che ha prodotto nel 2018. Altri paesi industrializzati, come tutti i paesi in Europa tranne la Svezia, non hanno riserve di zinco proprie e deve fare affidamento interamente sulle importazioni, il che significa spedizione, il che significa maggiori emissioni.
