Da luglio 2015 a giugno 2018, NaturePlast ha partecipato al COPROPLAST (con il sostegno della Regione Normandia e del FESR) in collaborazione con il gruppo AGRIAL.
Uno degli obiettivi di questo progetto era quello di offrire agli operatori dell’industria della plastica soluzioni alternative che incorporassero l’uso di rifiuti/co-prodotti locali come riempitivi in varie matrici polimeriche.
Nell’ambito di questo progetto, è stata realizzata un’analisi del ciclo di vita* per determinare il miglioramento dell’impatto ambientale dei biocompositi e dei prodotti realizzati nel corso di questo progetto.
Per essere il più rappresentativi possibile, sono state studiate 4 matrici polimeriche e 6 co-prodotti del progetto:
- Polipropilene di origine petrolifera, un materiale plastico “standard”.
- Polietilene biobasedUn materiale derivato dall’industria del bioetanolo in Brasile con le stesse proprietà del suo equivalente a base di petrolio.
- PLA (Polilattide), un materiale biodegradabile di origine biologica derivato dall’amido di mais o di canna da zucchero.
- PBS (Polibutilene Succinato), un materiale parzialmente di origine biologica, anch’esso derivato dall’amido di mais biodegradabile o dalla canna da zucchero.
E:
- La cernita del grano è diversa dalla cernita dei semi.
- Residui della cernita dell’orzo, anche della cernita dei semi.
- Raid di mais, da attività di coltivazione di cereali.
- Rifiuti di selezione delle carote provenienti dalle attività di taglio degli ortaggi.
- Verde porro, anche questo proveniente da attività di taglio di verdure.
- Torta di carote, prodotta dalla pressatura delle verdure per la preparazione di zuppe.
Lo studio dell’impatto ambientale di queste matrici e dei co-prodotti è stato condotto su base cradle-to-gate, cioè dalla fase di produzione della materia prima (rinnovabile o fossile) fino alla fase di produzione di ciascuno dei composti che mescolano matrici e co-prodotti. Le scelte metodologiche applicate per questo studio hanno portato a una suddivisione degli impatti tra prodotti agricoli e co-prodotti basata su una ripartizione di massa.
Sono stati selezionati quattro indicatori per fornire una rappresentazione ampia e pertinente dell’impatto ambientale di questi composti:
- Cambiamento climatico: quantifica le emissioni antropogeniche di gas serra che potrebbero alterare i cicli climatici della Terra – kg CO2 eq.
- Acidificazione: indica il potenziale di acidificazione dell’ambiente (suolo e acqua superficiale) indotto dalle emissioni di sostanze acidificanti (SO2, NOx, NH3, ecc.) – mole H+ eq.
- Eutrofizzazione acquatica: introduzione di nutrienti (emissioni di azoto e fosfati) che favoriscono la crescita delle alghe e sono quindi dannosi per la flora e la fauna – kg P o N eq.
- Impoverimento delle risorse energetiche: valuta l’esaurimento delle risorse energetiche non rinnovabili – MJ.
Ottenere co-prodotti
Lo studio sull’ottenimento di co-prodotti ha mostrato il forte impatto della coltivazione di biomasse, in particolare sugli indicatori di acidificazione, eutrofizzazione e cambiamento climatico.
Anche le fasi di lavorazione necessarie per l’utilizzo nella trasformazione delle materie plastiche (essiccazione, triturazione, setacciatura) hanno un impatto significativo sul consumo di energia, in particolare per i co-prodotti con un elevato contenuto di umidità (che può superare l’80%) come gli scarti della selezione delle carote e le verdure di porro.
La torta di carote è il co-prodotto più performante per quanto riguarda gli indicatori selezionati, seguito da grano e orzo, grazie al suo minore contenuto di acqua (50%) e al migliore rapporto (co-prodotto/prodotto).
Produzione di matrici
Lo studio della produzione delle matrici ha dimostrato che le versioni biologiche hanno prestazioni migliori per quanto riguarda i criteri relativi al cambiamento climatico e all’energia, ma hanno uno svantaggio per quanto riguarda i fattori di acidificazione ed eutrofizzazione, allo stesso modo dei co-prodotti, a causa del fatto che per la loro produzione si ottiene biomassa. In termini di cambiamento climatico, l’impatto positivo delle matrici biobased si accentua se consideriamo il carbonio biogenico (carbonio che viene catturato dalle piante per la loro crescita). In questo caso, le matrici biologiche sono più efficienti del 60% rispetto al PP derivato dal petrolio.
Studi sui biocompositi
Uno degli obiettivi principali dell’introduzione di co-prodotti in una matrice plastica è quello di ridurne l’impatto ambientale. Tenere conto del carbonio biogenico per le matrici di origine biologica e per i co-prodotti per il criterio del cambiamento climatico consentirà inizialmente di migliorare le prestazioni ambientali di ciascuno di essi:
È stato osservato che, indipendentemente dalla percentuale di co-prodotti introdotti durante la produzione di biocompositii criteri ambientali del cambiamento climatico, dell’acidificazione e dell’eutrofizzazione hanno avuto un impatto positivo.
Inoltre, l’uso di una matrice di origine biologica può migliorare le prestazioni (in particolare con il PLA e il PE di origine biologica), anche se un composito a base di petrolio è comunque più rilevante dal punto di vista ambientale rispetto alla matrice considerata da sola.
Prodotto finito
Per illustrare con maggiore precisione i potenziali guadagni in condizioni reali, è stata valutata in modo più approfondito una delle applicazioni oggetto del progetto. Si tratta di isolanti per recinzioni elettriche, per i quali l’opzione di fine vita qui considerata è l’incenerimento con recupero di energia:
Data la lunga vita utile del prodotto (circa 10 anni), le versioni biodegradabili dovrebbero essere evitate. È stato fatto un confronto tra un PP a base di petrolio utilizzato da solo, un composito PP + Grano e un PE + Grano di origine biologica.
L’utilizzo di un biocomposito interamente biobased offre un vantaggio significativo in termini di energia e cambiamenti climatici rispetto al PP e al suo composto con il grano. La riduzione dell’impatto su questi criteri rispetto al PP utilizzato da solo è di circa il 40%. Tuttavia, i criteri di Eutrofizzazione e Acidificazione sono influenzati negativamente dall’uso di prodotti di origine biologica, per i motivi sopra indicati.
Insegnamento
L’analisi del ciclo di vita ha evidenziato i vantaggi ambientali dell’utilizzo di co-prodotti con matrici di origine biologica o a base di petrolio, in particolare in termini di consumo energetico e cambiamento climatico. Ha anche identificato alcuni punti negativi come l’eutrofizzazione e l’acidificazione acquatica, due criteri che sono influenzati dall’origine agricola delle matrici e dei co-prodotti di origine biologica.
In effetti, le colture di biomassa di prima generazione (cereali, canna da zucchero, ecc.) da cui si ricavano matrici e co-prodotti biosourcing ottengono scarsi risultati in questi due indicatori rispetto ai prodotti a base di petrolio.
Tuttavia, numerosi progetti per la produzione di matrici biosourcing da biomassa di nuova generazione (cellulosa, rifiuti organici, acque reflue, ecc.) sono attualmente in corso e dovrebbero rendere disponibili queste soluzioni nel breve termine.
Le altre aree di miglioramento evidenziate in questo studio sono i vari processi di trattamento dei co-prodotti (essiccazione, macinazione, setacciatura, ecc.), che devono essere scelti con cura per ridurre ulteriormente l’impatto ambientale dei biocompositi.
Informazioni su NaturePlast NaturePlast è un’azienda francese con sede in Normandia (Ifs – 14), specializzata in bioplastiche. Con oltre 10 anni di esperienza in questo campo, possiede il più ampio portafoglio di materie prime e composti di origine biologica e/o biodegradabile in Europa. Attraverso la sua filiale BiopolyNov, supporta inoltre i produttori dall’inizio all’industrializzazione dei loro progetti di innovazione. Grazie al know-how in materia di R&S acquisito nel corso degli anni, NaturePlast e BiopolyNov sono oggi esperte nello sviluppo e nella produzione di formulazioni per i clienti o per progetti di collaborazione.
*La valutazione del ciclo di vita è stata effettuata da una società di consulenza indipendente.