Cos'è la plastica

La plastica è una macromolecola composta da monomeri ripetuti, i cosiddetti polimeri. I polimeri sono strutture chimiche presenti in natura. Ad esempio, anche lo zucchero o l'amido sono polimeri. I polimeri sono costituiti da lunghe catene idrocarburiche ripetute, come i mattoncini Lego giustapposti. A questi polimeri vengono poi aggiunti - a seconda dell'uso della plastica - diversi additivi, i cosiddetti additivi. Gli additivi sono, ad esempio, plastificanti, coloranti o stabilizzanti. La plastica può essere suddivisa in tre categorie in base al diverso comportamento termico o meccanico: 

• termoplastici (diventano malleabili con il calore, questo processo è reversibile)
• termoindurenti (dopo il riscaldamento rimangono nella loro forma dura)
• elastomeri (la pressione e l'allungamento si trasformano in cambiamenti a breve termine generati).

Una delle prime materie plastiche è stata realizzata con la betulla: la pece di betulla, un adesivo inventato nell'età della pietra circa 80.000 anni fa.

Le materie plastiche possono quindi essere ottenute da sostanze naturali pure o essere prodotti completamente sintetici. 

La plastica completamente sintetica è principalmente un prodotto petrolchimico e quindi è composta da petrolio (in piccola parte anche da carbone o gas naturale). Le caratteristiche della plastica sono la longevità, la formabilità e la resistenza termica, meccanica e chimica. Nel 2016 sono stati prodotti 335 milioni di tonnellate di plastica in tutto il mondo e in totale sono stati prodotti circa 8.300 milioni di tonnellate di plastica dal 1950.

Megaplastico 

I pezzi di plastica di grandi dimensioni, superiori a 1 metro, sono chiamati Megaplastik.

Macro plastica 

La macro plastica di fondo si riferisce a parti in plastica di dimensioni comprese tra 5 mm e 1 m. 

Microplastiche

C'è ancora disaccordo sulla definizione esatta di microplastica, ma gli scienziati hanno concordato sulla definizione di particelle di dimensioni inferiori a 5 mm di diametro. Si dividono in microplastiche primarie e secondarie.
Microplastiche primarie vengono prodotti attivamente, ad esempio per favorire l'abrasione della pelle nei saponi peeling, oppure vengono prodotti sotto forma di granuli, per poi essere trasformati in prodotti di consumo. 

Microplastiche secondarie derivano dal processo di frantumazione delle particelle di plastica più grandi per mezzo dei raggi UV, dell'abrasione meccanica e dei processi batterici. 

Nanoplastica

Anche in questo caso, non si è del tutto d'accordo sulla definizione esatta. Ci sono studi che considerano le particelle più piccole sotto i 100 nm come nanoplastiche, altri solo sotto i 1000 nm (nm = 10 ^ -9 metri). Il problema delle nanoplastiche è la loro piccola dimensione e quindi la capacità di diffondersi attraverso le cellule. Attualmente esistono pochissimi risultati di ricerca sull'impatto ambientale e sulle conseguenze per la salute delle nanoplastiche. Uno studio recente ha esaminato le conchiglie presenti nelle nanoplastiche ed è giunto alla conclusione che le nanoplastiche rimangono per un tempo relativamente lungo nel corpo e migrano attraverso di esso, influenzando così l'organismo.
In generale, tuttavia, si concorda sul fatto che gli effetti delle nanoplastiche saranno più gravi di quelli delle microplastiche. 

Polimeri solidi, solubili, gelatinosi e liquidi

A seconda del loro stato di aggregazione, la plastica può apparire solida, liquida, disciolta o simile a un gel. Soprattutto nei cosmetici, le plastiche liquide/gelatinose (ad esempio il poliquaternium negli shampoo) e le microplastiche solide (ad esempio le sfere di polietilene nei saponi peeling) sono spesso nascoste. Mentre esistono prove sufficienti della nocività ambientale delle microplastiche solide, la ricerca nel campo delle plastiche liquide/gelatinose o solubili è ancora agli inizi. Per questo motivo, le aziende cosmetiche cercano soprattutto di eliminare le microplastiche solide dai prodotti, ma faticano a fare lo stesso con le plastiche liquide/gelatinose. 

Tipi di plastica e applicazioni

Le plastiche si suddividono in sintetiche o naturali (biodegradabili o biobased) e ci sono anche le miscele tra le due forme (poliaccoppiati). I tipi di plastica più utilizzati appartengono alla categoria delle plastiche sintetiche, mentre le plastiche naturali rappresentano attualmente solo 2,08 milioni di tonnellate all'anno (0,6%) (EuropeanBioplastics 2017).

Plastica sintetica

La plastica sintetica viene prodotta principalmente dal petrolio o dal gas naturale. I maggiori produttori di plastica sono: Cina (29%), Europa (19%), Stati NAFTA (Messico, USA e Canada) con 18% e resto dell'Asia (17%).

Le seguenti sei materie plastiche rappresentano 90% della produzione globale di plastica:

• Polietilene (PE)
• Polipropilene (PP)
• Cloruro di polivinile (PVC)
• Polistirene (PS)
• Poliuretano (PU / PUR)
• Polietilene tereftalato (PET)

Termoplastica 

Fino a 2/3 di tutte le materie plastiche sono termoplastiche. Si caratterizzano per la loro termoformabilità e la loro solubilità nei solventi. I campi di applicazione sono pressoché illimitati: dalle copertine, agli imballaggi, ai CD, alle bottiglie e agli ingranaggi. 

Polimeri di stirene (incluso PS) 

Tra queste c'è il PS, abbreviazione di polistirene. Il PS e le altre plastiche del gruppo dei polimeri stirenici utilizzano tutti la materia prima stirene. Lo stirene è una sostanza liquida, altamente infiammabile e nociva. Tuttavia, i polimeri di stirene sono convincenti grazie alla loro bassa permeabilità e possono quindi essere utilizzati come pellicole, come materiale isolante o nell'industria dell'imballaggio (con il nome commerciale di "Styrofoam").

Cloruro di polivinile (PVC)

Il PVC è una delle materie plastiche più antiche ed è composto da 57% di sali di cloro e 43% di petrolio o gas. Il PVC è resistente al fuoco, leggero, forte e a bassa permeabilità. A seconda dell'aggiunta, viene rilasciato come PVC duro o morbido. Il PVC viene utilizzato nell'industria edile, come imballaggio, in medicina e per i tubi flessibili. Il PVC è stato ripetutamente criticato per la sua pericolosità per la salute (rischio di cancro dovuto al gas cloro) e per la sua scarsa riciclabilità.

Poliolefine (es. PP, PE)

Questi includono: Polietilene (PE), polipropilene (PP), polietilene a bassa densità (LDPE) e polietilene ad alta densità (HDPE). 

Queste plastiche sono tutte termoplastiche. In termini di quantità, rappresentano il gruppo più numeroso di materie plastiche. Hanno una buona resistenza chimica e proprietà isolanti. Sono composte da petrolio o gas naturale e vengono prodotte per polimerizzazione. Tra le altre cose, vengono trasformate in pellicole per cling, sacchetti, pellicole per l'agricoltura, contenitori e imballaggi (oltre che in cannucce per bere). 

Polietilene tereftalato (PET)

Il PET è l'acronimo di polietilene tereftalato ed è composto chimicamente da catene di alcool collegate ad acidi, i cosiddetti esteri, pertanto il PET appartiene ai poliesteri. I poliesteri sono materie plastiche molto versatili, si trovano sotto forma di fibre tessili, come il Polycotton o il Sympatex®, una membrana che rende i vestiti traspiranti. Inoltre, il poliestere viene utilizzato nella produzione di CD, resine e pellicole. Alcuni tipi di poliestere sono presenti anche in natura e sono quindi biodegradabili. Tuttavia, hanno una bassa temperatura di fusione e una bassa resistenza alla trazione, che ne riducono il campo di utilizzo. Il PET appartiene ai poliesteri aromatici e possiede eccellenti proprietà materiali che, tuttavia, riducono/distruggono la biodegradabilità. Grazie alla sua enorme formabilità, può essere versato per quasi tutte le forme di imballaggio, quindi il PET è utilizzato soprattutto per le bottiglie per bevande.

Fluoropolimeri 

Una termoplastica composta da polimeri di atomi di fluoro, che comprende, ad esempio, il politetrafluoroetilene (noto anche come Teflon o, se schiumato, come Gore-Tex). Le sue caratteristiche sono la versatilità e la resistenza agli agenti chimici e alle temperature.

Policarbonato

Dal punto di vista chimico, è costituito da legami multipli di alcoli e acido carbonico. Il più comunemente usato nella preparazione è il bisfenolo-A. I policarbonati sono caratterizzati da un'elevata forza e resistenza all'acqua o ad altri solventi. Sono trasparenti e incolori, ma presentano un'elevata sensibilità ai raggi UV. I policarbonati sono costosi e vengono utilizzati nelle automobili (indicatori di direzione) e nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche.

Elastomeri

Gli elastomeri non sono solubili nei solventi, ma hanno un'elevata elasticità e dopo la deformazione tornano allo stato originale (gomma). Gli elastomeri si basano, tra gli altri, sulla gomma naturale. Tuttavia, oggi sono spesso prodotti sinteticamente. La produzione di elastomeri è più complessa e articolata rispetto a quella dei termoplastici. Gli elastomeri più importanti sono la gomma naturale e la gomma siliconica o butadiene. Entrambi gli elastomeri sono prodotti a partire da materie prime sintetiche, per lo più a base di petrolio. I campi di applicazione includono pneumatici per auto o guarnizioni.

Termoindurenti

I termoindurenti non possono essere rifusi e deformati dopo l'indurimento. Questo rende la loro riciclabilità quasi impossibile. Le applicazioni includono la costruzione di imbarcazioni o materiali isolanti.

Fenoplasti (incluso PU / PUR)

Si tratta di resine epossidiche, resine melaminiche, poliuretani e resine poliestere. La resina epossidica è una plastica costosa e di alta qualità, utilizzata per applicazioni elettriche, marine, aerospaziali e di pittura artistica. Le resine poliestere vengono solitamente miscelate con un materiale di rinforzo e danno origine a una plastica molto forte, resistente al calore e durevole. Questa grande flessibilità si riflette nel suo versatile campo di applicazione. Possono quindi essere utilizzate in molti settori industriali, come la costruzione navale o l'edilizia. Anche i poliuretani (PU o PUR) fanno parte delle resine di reazione. Vengono utilizzati come schiume morbide nei materassi e nei sedili delle auto. Le schiume rigide, invece, servono principalmente come materiale isolante.

Bioplastica

Il termine bioplastica / bioplastica o agroplastica è utilizzato in modo molto ampio. Da un lato, può significare che la materia prima con cui è stata realizzata la bioplastica proviene da prodotti rinnovabili (biologici). Dall'altro lato, bioplastica può anche significare che la bioplastica è biodegradabile. Una combinazione di questi due valori

Per produrre bioplastiche vengono utilizzate diverse risorse rinnovabili: mais, canna da zucchero, grano, cotone, patata, tapioca, fondi di caffè, piume e molto altro.

Prodotti biodegradabili a base di amido di mais, patate, tapioca, grano o di origine animale, come lana, seta, gelatina o chitina, cellulosa da fibre vegetali, come cotone, canapa o lino.

poliactide (PLA), anche acido polilattico. 

La fermentazione dei carboidrati naturaliL'acido lattico 

ma non biodegradabile

Bio-basedIl polietilene bio-based Bio-PET 30 è composto da 30% materie prime rinnovabili.

Polibutilene Adipato Tereftalato

Le materie prime rinnovabili biobased possono a loro volta essere classificate in tre categorie, a seconda di come la materia prima naturale è stata utilizzata per ottenere la bioplastica finale

• I biopolimeri, ad esempio la cellulosa, possono essere ottenuti e utilizzati direttamente dalla natura.
• Plastiche di derivazione biologica, ad esempio la viscosa (seta artificiale), ottenuta in natura ma poi trattata chimicamente.
• Sui materiali plastici basati sulle risorse naturali, come il bio-polietilene, in cui i monomeri, pur derivando dalle piante, vengono lavorati in modo simile alle plastiche sintetiche.

Secondo l'Ufficio Federale per l'Ambiente 2017, ogni anno finiscono sul mercato svizzero 3.000 tonnellate di materiali biodegradabili, la maggior parte dei quali sotto forma di sacchetti per l'immondizia, scatole per alimenti, tazze per bevande e accessori.

Poliaccoppiati Poliaccoppiati o miscele

Si tratta di combinazioni di polimeri diversi. I polimeri possono essere ottenuti da materie prime rinnovabili (bioplastica) o fossili (plastica sintetica). La combinazione può dare origine a nuove interessanti possibilità. Ad esempio, mescolando un poliestere sintetico degradabile, ma con proprietà meno buone, con un polimero proveniente da risorse rinnovabili. L'origine delle miscele di polimeri può essere trovata nelle bioplastiche o nelle plastiche sintetiche, da cui si possono dedurre gli svantaggi: tra gli altri, la degradabilità, il conflitto etico e le materie prime fossili. 

In plastica

Gli additivi Gli additivi per la plastica sono gli additivi chimici che rendono la plastica un prodotto funzionale. La metà degli additivi sono plastificanti, seguiti dai ritardanti di fiamma. Molti additivi hanno effetti tossici se rilasciati nell'ambiente. Manca anche una conoscenza approfondita di ciò che accade ai prodotti chimici di decadimento degli additivi. La loro tossicità, l'imprevedibilità e gli alti livelli di arricchimento ambientale li rendono una delle principali cause dell'impatto ambientale negativo della plastica.

Plastica importante

Additivi Plastificanti Plastificanti

sono utilizzati per aumentare la flessibilità, in particolare nella produzione di PVC

Ftalati Ritardanti di fiamma

Rendere la plastica più resistente alla combustione

Bifenili polibromurati Stabilizzatori

Proteggono dai raggi UV, dal calore, dall'ozono e così via, facendo durare la plastica più a lungo.

Bisfenolo A

Coloranti Sono responsabili del colore della plastica, possono essere di origine organica o non organica.

Riempitivi

Poiché alcune plastiche sono costose, si cerca di allungarle con dei riempitivi. Ma ci sono anche quelli che migliorano la stabilità Calce, argilla, gesso

Materiali in fibra

Migliorare la resistenza e la rigidità Fibra di vetro, fibra di carbonio

La plastica è molto stabile grazie alla sua struttura chimica e resistente alle influenze ambientali. La maggior parte dei microrganismi non è in grado di decomporre completamente la plastica e alcune plastiche non vengono degradate da loro. Ciò significa che la plastica viene effettivamente decomposta, ma solo in particelle più piccole (micro o nanoparticelle), che poi si depositano. Inoltre, la plastica non è esposta alla mineralizzazione (cioè alla sua conversione in sostanze inorganiche) perché è molto solubile. Si stima che la rimozione di una bottiglia di plastica richieda fino a 450 anni. 

Sempre più ricerche indicano che i microrganismi e persino un bruco possono scomporre la plastica. Tuttavia, poiché la ricerca non è ancora molto avanzata, è lecito chiedersi se questi organismi possano risolvere il problema della plastica. 

In generale, l'obiettivo dovrebbe essere quello di affrontare le cause invece di combattere i sintomi. Quando la plastica viene bruciata (ad esempio nell'incenerimento dei rifiuti), alcune materie plastiche producono prodotti tossici e anidride carbonica nociva. Inoltre, in molti Paesi i rifiuti di plastica vengono bruciati in caminetti aperti e i gas tossici vengono rilasciati direttamente nell'ambiente.

Anche nella produzione di plastica si trovano spesso prodotti tossici. La microplastica attira altre sostanze tossiche e aumenta l'accumulo di tossine ambientali sulla sua superficie. Reti, portabevande, guinzagli e corde di plastica rappresentano una minaccia mortale per migliaia di animali. Gli animali vi rimangono impigliati e possono rimanerne strangolati.

Gli animali marini mangiano la plastica credendo che sia cibo. La plastica si accumula nello stomaco e gli animali muoiono di fame con lo stomaco pieno, perché non riescono a digerire la plastica. Le particelle di plastica decomposte raggiungono infine gli esseri umani attraverso il cibo o l'acqua potabile.

Gli additivi che conferiscono alla plastica le sue proprietà specifiche sono spesso di natura tossica (ad esempio i plastificanti come il bisfenolo-A). Non è ancora del tutto chiaro cosa succede nel processo di degradazione della plastica con gli additivi spesso tossici. Tutte queste ragioni depongono a favore di una gestione sostenibile, rispettosa delle risorse e dell'ambiente, come il riutilizzo delle materie plastiche. 

Soprattutto se si considera che solo 31% della plastica in Europa viene riciclata. Il resto finisce in discarica (27%) o nella categoria del recupero energetico (42%).

Secondo la normativa europea sulle bioplastiche e lo standard DIN EN 13432, la plastica biodegradabile in un impianto di compostaggio dopo 3 mesi a una temperatura di 50-65°C deve raggiungere il 90 % degradato. Tuttavia, poiché il clima biologico e fisico di un impianto di compostaggio professionale è diverso da quello del compost domestico, può essere necessario fino a un anno sul compost domestico (le temperature variano da 0-45°C) per decomporre il prodotto.

È inoltre importante ricordare che se le bioplastiche non vengono smaltite correttamente e finiscono in natura, non ci sono praticamente le condizioni necessarie per garantire il compostaggio in un periodo di tempo ragionevole.

Tra l'altro, la coltivazione e la produzione delle rispettive bioplastiche possono richiedere una grande quantità di energia (acqua, elettricità), che può ridurre l'ecobilancio complessivo. 

Le cannucce in legno, ad esempio, consumano più energia di quelle in vetro.