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Innovazione nella gestione dei rifiuti speciali mediante geolocalizzazione

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Vi siete mai soffermati a pensare qual'è il destino della plastica prodotta fino ad ora?

10 Gennaio 2018

Un articolo pubblicato recentemente su Science Advance ha mostrato per la prima volta un’analisi globale di tutta la plastica prodotta combinando i dati globali: sulla produzione, l’uso e lo smaltimento di resine polimeriche, fibre sintetiche e additivi, basandosi su un modello stock and flow. L’analisi include termoplastiche, termoindurenti, poliuretani, elastomeri, rivestimenti e sigillanti e in particolare è focalizzata sulle fibre e resine più diffuse polietilene ad alta densità, polietilene a bassa densità e a bassa densità lineare, polipropilene, polistirene, polivinilcloride, polietilene tereftalato e resine poliuretaniche, e fibre poliestere, poliammidiche e acriliche. Dove al polimero puro sono stati aggiunti additivi per migliorare le proprietà del materiale. Di seguito i risultati ottenuti in questo studio.

 

La produzione globale di resine (polimeriche) e di fibre (sintetiche) è aumentata da 2 Mt nel 1950 a 380 Mt nel 2015, con un tasso annuo di crescita composto (CompoundAnnual Growth Rate, CAGR) dell’8,4% e circa 2,5 volte il CAGR del prodotto interno lordo globale di quel periodo.

L’ammontare totale di resine e fibre prodotte dal 1950 al 2015 è di 7800 Mt e la metà (3900 Mt) è stata prodotta in soli 13 anni. Oggi, la sola Cina produce il 28% delle resine globali e il 68% delle fibre di poliestere, poliammide e acriliche (PP & A). La plastica biodegradabile ha attualmente una capacità di produzione globale di soli 4 Mt e dunque non rientra nell’analisi eseguita da Law et al.


I dati raccolti relativi alla produzione di resine, fibre e additivi, da varie fonti industriali, sono stati ordinati in base al tipo e al settore di consumo. Mancano ancora invece i dati relativi alla produzione di fibre e additivi. In media le plastiche non rinforzate contengono il 93% di resine polimeriche e il 7% di additivi, in termini di massa. Quando vengono considerati anche gli additivi, l’ammontare di questo tipo di plastica (successivamente definita come resina con additivi) prodotta dal 1950 aumenta fino a 7300 Mt e di 1000 Mt con l’aggiunta di fibre di PP&A. Plastificanti, sigillanti e ritardanti di fiamma costituiscono i tre quarti di tutti gli additivi. Le categorie più rilevanti nella produzione totale delle materie plastiche non rinforzate sono rappresentate da polietilene, PE (36%), polipropilene, PP (21%), e polivinilcloruro, PVC (12%) seguite da polietilene tereftalato, PET, poliuretano, PUR, e polistirene PS (<10% ciascuno). Il poliestere, costituito per la maggior parte da PET, rappresenta il 70% di tutta la produzione di fibre PP&A. Questi sette gruppi insieme costituiscono il 92% di tutte le materie plastiche prodotte. Circa il 42% di tutte le materie plastiche non rinforzate sono state usate per il packaging, il quale è composto prevalentemente da PE, PP e PET. Il settore dell’edilizia e delle costruzioni in cui è stato usato il 69% del PVC totale è il secondo maggior consumatore con l’uso del 19% di tutte la plastica non rinforzata.


I dati di produzione della plastica sono stati combinati con le curve di distribuzione per ciascun ciclo di vita del prodotto in otto settori di uso industriale differente, o a seconda della categoria, per produrre un modello volto a capire per quanto tempo le plastica sia utilizzabile prima che giunga al termine della sua vita utile e che venga gettata via. Sono state ipotizzate una serie di distribuzioni ‘log-normale’ per prodotti che durano fino a un anno (packaging) sino a prodotti che durano per decenni (edilizia e costruzioni). Questo è un metodo di modeling comunemente usato per calcolare la produzione di rifiuti per materiali specifici. Un approccio più diretto per misurare la produzione di rifiuti di plastica è combinare i dati di produzione dei rifiuti solidi con le caratteristiche del prodotto, come descritto da Jambeck et al. Tuttavia, in molti Paesi, questi dati sono difficilmente reperibili o poco esaustivi per effettuare la suddetta analisi.


È stato stimato che nel 2015, sono state utilizzate 407 Mt di materie plastiche primarie (prodotte da materiale vergine) mentre sono state gettate via 302 Mt. Perciò nel 2015 sono stati rilevati 105 Mt in più.

Per confronto, si è stimato che la produzione di materie plastiche nel 2010 è stata di 274 Mt che corrisponde alla stima di 275 Mt calcolata da Jambeck et al. Con la diversa durata del prodotto si è verificato un sostanziale spostamento del settore industriale e del tipo di polimero, tra materie plastiche che vengono utilizzate e gettate in un dato anno. La maggior parte delle materie plastiche, impiegate nel packaging, vengono gettate via lo stesso anno in cui vengono prodotte, mentre le materie plastiche impiegate nel settore delle costruzioni che vengono smaltite, sono state prodotte qualche decina di anni prima, quando le quantità prodotte erano minori. Per esempio, nel 2015, il 42% delle materie plastiche primarie non rinforzate prodotte (146 Mt) venivano impiegate come packaging e il 19% (65 Mt) come materiale da costruzione, mentre i rifiuti erano costituiti per il 54% da packaging (141 Mt) e solo il 5% dal settore delle costruzioni (12 Mt). Analogamente, nel 2015, il PVC rappresenta l’11% della produzione di materie plastiche non rinforzate con 38Mt e solo il 6% della produzione di rifiuti.

Entro la fine del 2015, tutti i rifiuti di plastica prodotti dalle plastiche primarie avevano raggiunto 5800 Mt, 700 Mt dei quali erano fibre PP&A.


Fondamentalmente si contano tre diverse sorti a cui va incontro il rifiuto di plastica. Primo, possono essere riciclati e riprocessati come materiali secondari. Il riciclaggio ritarda, piuttosto che evitare, lo smaltimento finale. La generazione futura di rifiuti di plastica viene ridotta solo se viene evitata la produzione di plastica primaria; tuttavia, a causa della sua natura controversa, questa rimozione è estremamente difficile da stabilire. Inoltre, la contaminazione e la combinazione di più tipi di polimeri producono plastiche secondarie di valore economico e tecnico limitato o ridotto. Secondo, le plastiche possono essere distrutte termicamente. Sebbene ci siano tecnologie emergenti, come ad esempio la pirolisi, che estrae carburante dai rifiuti di plastica, ad oggi, praticamente tutta la distruzione termica viene realizzata attraverso l’incenerimento, con o senza recupero energetico. L’impatto degli inceneritori di rifiuti sull’ambiente e sulla salute dipendono fortemente dai sistemi di controllo delle emissioni e dal funzionamento e tipo di inceneritore. Infine le plastiche possono essere smaltite e trattate all’interno di un sistema gestito come ad esempio la discarica controllata oppure vengono gettate in discariche all’aperto o nell’ambiente circostante.


Si stima che vengono attualmente utilizzate 2500 Mt di plastica, o il 30% di tutta la plastica prodotta. Tra il 1950 e il 2015, la produzione cumulativa di rifiuti di plastica primaria e secondaria (riciclata) ammonta a 6300 Mt di cui, circa 800Mt (12%) di plastica sono state incenerite e 600 Mt (9%) riciclate, solamente il 10% di queste sono state riciclate più di una volta. Circa 4900 Mt, il 60% di tutta la plastica mai prodotta, è stata smaltita e, o ammassata nelle discariche o nell’ambiente circostante, di cui 600 Mt erano costituite da fibre PP&A. Nessuna delle plastiche prodotte in serie si biodegrada in modo significativo; tuttavia la luce solare indebolisce i materiali, causando la loro frammentazione in particelle che sappiamo raggiungono il millimetro o il micrometro in termini di dimensioni. Negli ultimi anni ci sono sempre più studi sull’impatto ambientale delle “microplastiche” nell’ambiente marino o di acqua dolce ma si sa poco dell’impatto dei rifiuti sugli ecosistemi terrestri.


Prima del 1980, il riciclaggio e l’incenerimento della plastica erano trascurabili. Da allora, c’è stato un impegno significativo per riciclare le plastiche non rinforzate. I seguenti risultati fanno riferimento solo a questo tipo di plastiche. Il tasso globale di riciclaggio e di incenerimento è aumentato gradualmente fino al 18% e 24% per i rifiuti di plastica non rinforzata prodotti nel 2014. Sulla base dei dati disponibili e limitati, i più alti tassi di riciclaggio nel 2014 sono stati quelli dell’Europa (30%) e della Cina (25%), mentre negli Stati Uniti, il riciclaggio della plastica è rimasto stabile al 9% dal 2012. In Europa e Cina, il tasso di incenerimento è aumentato nel tempo fino al 40% e al 30% nel 2014. Comunque, negli Stati Uniti, l’incenerimento delle plastiche non rinforzate ha raggiunto un picco al 21% nel 1995, prima di diminuire fino al 16% nel 2014 quando la velocità di riciclaggio è aumentata, con un tasso di rifiuti avviati alla discarica constante al 75% durante quel periodo. Dai dati relativi alla gestione dei rifiuti per altri 52 paesi risulta che nel 2014 il resto del mondo ha un tasso di riciclaggio e incenerimento simile a quello degli Stati Uniti. Fino ad oggi, i materiali tessili dismessi (costituiti da fibre) non hanno mostrato un tasso di riciclaggio significativo e sono ancora inceneriti o avviati alla discarica insieme a tutti gli altri rifiuti solidi.


I dati di produzione delle plastiche primarie mostrano una robusta tendenza temporale durante tutto l’intero periodo storico. Se la produzione continuasse su questa curva, l’uomo avrà prodotto 26000 Mt di resine, 6000Mt di fibre PP&A e 2000Mt di additivi entro la fine del 2050. Data la gestione dei rifiuti globale attuale relativa ai modelli di uso e proiezioni ricorrenti fino al 2050, 9000 Mt di rifiuti di plastica saranno riciclati, 12000Mt inceneriti e 12000Mt gettati nelle discariche o nell’ambiente.


Qualunque analisi di questo tipo riguardante il flusso di materiale richiede numerose assunzioni e semplificazioni (elencate in Materiali e Metodi) ed è piuttosto incerta; ad esempio, tutti i risultati cumulativi sono stati arrotondati al più vicino 100Mt. Le fonti che sono affette maggiormente da incertezza sono rappresentate dalle distribuzioni del ciclo di vita della categoria del prodotto e il tasso di riciclaggio e incenerimento della plastica, fuori dall’Europa e dagli Stati Uniti. Aumentare o diminuire la vita media di tutte le categorie di prodotti di 1 SD ha indotto un cambiamento della produzione di rifiuti di plastica primaria cumulativa dal 1950 al 2015, da 5900 a 4600/6200 Mt o del -4/+5 %. Con l’aumento o la diminuzione dell’attuale tasso di incenerimento e riciclaggio globale del 5% e modificando appropriatamente gli andamenti temporali, la quantità di rifiuti di plastica cumulativa smaltiti cambia da 4900 (dal 1950 al 2015) a 4500/5200 Mt o del -8%/6%.


L’aumento della produzione di plastica negli ultimi 65 anni ha superato di gran lunga qualsiasi altro materiale prodotto. Le stesse proprietà che rendono le plastiche così versatili in una serie innumerevole di applicazioni (robustezza e resistenza alla degradazione) rendono questi materiali difficili o impossibili a degradarsi in natura. Dunque senza una strategia di gestione ben pensata e su misura l’uomo sta conducendo un solo esperimento globale senza controllo, in cui miliardi di tonnellate di plastica si accumuleranno nella maggior parte degli ecosistemi marini e terrestri del pianeta. I relativi vantaggi e svantaggi dei processi di smantellamento, sostituzione, riutilizzo, riciclaggio dei materiali, waste-to-energy e delle tecnologie di conversione devono essere presi in considerazione attentamente per combattere i problemi ambientali causati dall’aumento globale, costante e ingente della produzione e dell’uso della plastica.

 

 Traduzione di Sara Falsini

 L'immagine di copertina è una riproduzione dell'originale che si trova su Science Advance.

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