Da quando la bachelite fu rivelata nel 1907 come la prima plastica sintetica – veniva utilizzata come isolante elettrico – questa classe di materiali leggeri, resistenti e modellabili ha contribuito a creare il mondo moderno. La plastica è un ingrediente fondamentale nella progettazione e nella produzione dei prodotti e il suo utilizzo, soprattutto come articoli monouso come bottiglie d’acqua e involucri alimentari, è in espansione. Il peso totale della plastica prodotta ogni anno ammonta attualmente a oltre 380 milioni di tonnellate ed è destinato a raggiungere i 900 milioni di tonnellate entro il 2050.
Ma, come i combustibili fossili da cui sono prodotte, la plastica può avere conseguenze ambientali negative. Entro il 2050, circa 12 miliardi di tonnellate di rifiuti di plastica finiranno nelle discariche o inquineranno l’ambiente naturale. Per fare un confronto, nel 2015 questa cifra ammontava a circa 4,9 miliardi di tonnellate. La plastica usata costituisce anche gran parte del carburante immesso negli inceneritori di rifiuti che producono energia, che sono una fonte di emissioni di carbonio. Film documentari come quelli narrati da David Attenborough hanno attirato l'attenzione sui rischi ambientali posti dai rifiuti di plastica. Anche i filmati delle bottiglie d’acqua scartate che soffocano la vita marina hanno contribuito a scatenare una protesta pubblica e hanno spinto l’inquinamento da plastica nelle agende globali.
Sebbene molte materie plastiche ora portino il simbolo del riciclaggio, in pratica il riciclaggio della plastica è un processo rozzo e ad alta intensità energetica. La plastica riciclata tende ad essere di qualità inferiore – ha meno resistenza – rispetto alla plastica di nuova produzione. Sempre più spesso, ai consumatori vengono venduti prodotti realizzati con plastica biodegradabile, derivati da fonti vegetali o addizionati con ossigeno e altre sostanze chimiche per consentirne la decomposizione nell’ambiente. Tuttavia, ciò sta complicando gli sforzi di riciclaggio, perché la plastica biodegradabile ha un effetto dannoso sulla qualità della plastica riciclata e non esiste un modo affidabile per gli impianti di riciclaggio di separare questa plastica da altre forme.
Come creare plastiche più sostenibili è diventata una delle domande più grandi e urgenti della chimica odierna. Ricercatori provenienti da molti settori del settore stanno ora lavorando su come ridurre i rifiuti di plastica e aumentare le possibilità che possano essere riciclati.
Uno di questi sforzi è riportato nel numero di Nature di questa settimana. Stefan Mecking e i suoi colleghi dell’Università di Costanza in Germania descrivono un nuovo tipo di polietilene – uno dei tipi più comuni di plastica monouso – che può essere riciclato recuperando la maggior parte dei materiali di partenza – qualcosa di difficile da fare materiali esistenti e tecnologie di riciclaggio.
Questa nuova plastica deve essere ulteriormente testata e il suo impatto sulle infrastrutture di riciclaggio esistenti deve essere valutato. Richiederà un tipo diverso di tecnologia di riciclaggio rispetto a quella disponibile nei centri di riciclaggio esistenti. Se c’è consenso sul fatto che dovrebbe essere utilizzato, e se può essere ampliato, ha il potenziale per accelerare il passaggio alla plastica riciclata. Potrebbe essere una parte della soluzione per rendere l’uso della plastica meno dannoso.
Ma la chimica da sola può portarci solo fino a un certo punto. Se si vuole ridurre la combustione della plastica e l’accumulo dei materiali negli oceani e nelle discariche, l’industria non potrà continuare a produrre plastica al ritmo attuale. Le aziende devono assumersi maggiori responsabilità per l’intero ciclo di vita dei loro prodotti in plastica. E, affinché ciò accada, i governi dovranno introdurre più normative e anche la proposta di un trattato sulla plastica delle Nazioni Unite dovrà avere successo.
Sistema unidirezionale
La plastica viene prodotta combinando catene di semplici elementi costitutivi molecolari. Non è facile eseguire il processo all’indietro per creare materiali da riutilizzare, anche se i ricercatori hanno fatto alcuni progressi. L’ostacolo principale al miglioramento del riciclaggio della plastica è come rompere i legami chimici in modo sistematico e a basso consumo energetico per recuperare materiali preziosi che possono poi essere utilizzati per produrre plastiche di altrettanto alta qualità.
Esistono diversi modi per dare alla plastica una vita ultraterrena. Questi includono il riciclaggio meccanico, in cui vengono triturati, fusi e riutilizzati come plastica di qualità inferiore. Un’altra opzione è che vengano riciclati chimicamente, rompendo i legami che tengono insieme le lunghe molecole di plastica, creando molecole più piccole e utili che possono essere trasformate in nuova plastica. Quest’ultimo approccio, forse il più difficile dei due, è quello su cui hanno lavorato Mecking e i suoi colleghi.
Questo team è uno dei tanti in tutto il mondo che hanno cercato di trovare un modo per riciclare il polietilene. Utilizzando una fonte rinnovabile, Mecking e i suoi colleghi hanno creato un materiale robusto simile al polietilene che contiene gruppi chimici che possono essere divisi più facilmente rispetto a quelli della plastica convenzionale, consentendo la decostruzione del materiale nella fase di riciclaggio. Gli scienziati sono riusciti a recuperare quasi tutto il materiale di partenza attraverso il processo di riciclaggio e, da esso, a rifare il materiale simile al polietilene.
Questo lavoro segue quello di un altro team, che ha riportato risultati simili in ottobre. Susannah Scott dell'Università della California, Santa Barbara, e i suoi colleghi hanno utilizzato un catalizzatore per contribuire a scomporre il polietilene in molecole più piccole che potrebbero essere utilizzate come blocchi di partenza per produrre diversi tipi di polimeri.
Questa è chimica intelligente e ricerca vitale. L’approccio deve ora essere studiato per diversi tipi di plastica e su scala più ampia. Ma finché l’uso della plastica continuerà ad aumentare, il riciclo da solo non ridurrà l’inquinamento da plastica.
L’industria ne è ben consapevole e si sta impegnando – anche se non tanto quanto sarebbe necessario – nella questione di come ridurre la propria produzione. Un quinto delle aziende che producono o utilizzano imballaggi in plastica si sono impegnati a rispettare un impegno chiamato New Plastics Economy Global Commitment, creato dalla Ellen MacArthur Foundation e dal Programma ambientale delle Nazioni Unite. I firmatari promettono di aumentare il riciclo della plastica come parte di un più ampio impegno verso i principi dell’economia circolare, che mirano a raggiungere un uso continuo delle risorse ed eliminare i rifiuti. Ma, secondo l’ultimo rapporto, i progressi non sono uniformi, in particolare quando si tratta di ridurre gli imballaggi monouso e di adottare imballaggi completamente riutilizzabili.
Chiaramente, le aziende hanno bisogno di essere spinte o spinte più forte ad agire. Se dovessero assumersi la responsabilità dell’intero ciclo di vita dei loro prodotti in plastica, sarebbero meno propensi a utilizzare materiali difficili da riutilizzare o riciclare. A tal fine, la proposta di un trattato globale, che viene descritto come l’equivalente dell’accordo sul clima di Parigi per l’inquinamento da plastica, deve avere successo. In passato, i trattati volti ad affrontare il cambiamento climatico e la perdita di biodiversità sono stati contrastati, e persino indeboliti, da alcuni esponenti dell’industria e dai governi con interessi nei combustibili fossili. La storia non può ripetersi; il pianeta non ha tempo.
I chimici hanno donato la plastica al mondo più di un secolo fa. Ma questi materiali straordinariamente utili rappresentano oggi una seria fonte di disagio ambientale. Per fortuna, i chimici sia del mondo accademico che dell’industria sono determinati a trovare un modo rispettoso dell’ambiente per separare la plastica. Le aziende e i governi devono ora farsi avanti e assumersi la responsabilità della propria parte nell’accumulo di rifiuti di plastica. L’azione non può arrivare troppo presto.
Natura 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
