Riciclo della plastica: l'innovazione e l'automazione rendono possibile un'economia circolare reale
Il riciclo della plastica è iniziato negli anni '70, 20 anni dopo l'onnipresente accettazione del materiale nella vita quotidiana. Ma il riciclo di ieri non era in grado di stare al passo con il nostro consumo di plastica allora e non può stare al passo con il mondo in rapida evoluzione di oggi.
Nel 1950, la produzione globale di plastica era di circa 2 milioni di tonnellate metriche. Secondo Statista, nel 2020 la produzione totale globale di plastica è stata di circa 367 milioni di tonnellate metriche, in leggera riduzione rispetto agli anni precedenti a causa dell'impatto del COVID-19 sul settore della plastica.
Con tutta la nuova plastica rilasciata in circolazione, si potrebbe pensare che molte di esse verranno riciclate, ma non è così. Solo una parte di tutta la plastica creata ogni anno viene raccolta per essere riciclata, e la maggior parte di ciò che lo è non è effettivamente riciclato. Di conseguenza, la maggior parte della plastica entra nelle discariche e infine nell'ambiente, aumentando i rifiuti e l'inquinamento globali sia sulla terra che sul mare.
Dal 1992, più della metà dei rifiuti di plastica dei Paesi a più alto reddito destinati al riciclo è stata esportata per la lavorazione in centinaia di Paesi a basso reddito, e la parte del leone è destinata alla Cina. Ciò ha rappresentato un'uscita per la gestione dei rifiuti di plastica, impedendo loro di finire in discarica o incenerimento, secondo il National Center for Biotechnology Information.
Ma la politica cinese sulla spada nazionale del 2018 sta cambiando questo punto. Prima della misura, il Ministero dell'Ambiente e dell'Ecologia del paese ha dichiarato di avere importato nel 2017, nel momento di picco, 42,27 milioni di tonnellate di materiali riciclabili sporchi e misti, la maggior parte dei quali erano troppo sporchi per consentire il riciclaggio. Un rapporto del 2018 di Yale Environment 360 indicava che, anche prima del divieto, meno del 13% della plastica importata dal Paese era stata riciclata o bruciata. Il resto è andato in discarica o è finito in fiumi e oceani, e uno dei principali motivi che la Cina ha implementato la nuova politica è stata quella di diminuire l'importazione di queste materie plastiche di bassa qualità che sono difficili da ordinare e riciclare.
L'inquinamento da plastica è una minaccia crescente per tutti gli ecosistemi e, dato che la Cina e le altre nazioni non prendono più la metà dei rifiuti mondiali, il problema è ora su un percorso che potrebbe più che raddoppiare entro il 2030, secondo un rapporto delle Nazioni Unite dell'ottobre 2021. Gli Stati Uniti hanno riciclato meno di un decimo dei rifiuti di plastica, l'Europa sta facendo di meglio con circa un terzo dei propri rifiuti, ma ora tutti questi paesi avranno più plastica che non possono più esportare, quindi la situazione delle materie plastiche è destinata a peggiorare.
Il cerchio della vita
Un maggiore riciclo sembra una soluzione logica al problema. Sfortunatamente, non tutte le materie plastiche sono riciclabili, e la maggior parte non può essere riciclata molte volte. La maggior parte della plastica post-consumo, come gli imballaggi che arrivano i contenitori per alimenti da asporto o le vaschette per margarina e yogurt, sono considerate "non riciclabili" utilizzando i tradizionali metodi meccanici di riciclo, con la maggior parte di esse incenerite o inviate in discarica.
Questa plastica, il polipropilene, viene raramente riciclata. Meglio conosciuto come "Codice resina n. 5", viene utilizzato in qualsiasi cosa, dai flaconi di shampoo e coppette di plastica alle parti automobilistiche e alle apparecchiature mediche. Tradizionalmente, l'eliminazione di contaminanti, colore e odore da queste plastiche per riciclarle è stato costoso e complicato, spesso con scarsi risultati.
Infatti, meno dell'1% dei 170 miliardi di sterline di plastica in polipropilene prodotta ogni anno viene recuperato per il riciclo e il riutilizzo. Significa anche che esiste un'enorme opportunità per sforzarsi di riciclare la plastica più versatile e utilizzata al mondo, per consentirne l'inserimento in un'economia circolare. Recuperando le risorse al termine della vita utile di un prodotto e convogliandole nuovamente nella produzione, l'economia circolare riduce al minimo la pressione dei prodotti sull'ambiente. Nello specifico, quando si tratta di riciclare e riutilizzare prodotti esistenti, uno degli obiettivi principali è ridurre l'introduzione di altro carbonio nell'ambiente.
L'innovazione al salvataggio
L'uso diffuso di tecnologie innovative per il riciclo potrebbe promuovere un'economia circolare a circuito chiuso dalla progettazione dei materiali, alla separazione, al ricondizionamento e portare nuova vita alle vecchie materie plastiche. Le tecnologie di riciclaggio chimico, per esempio, possono migliorare o sostituire il processo meccanico attualmente in uso. In questo caso, calore elevato, reazioni chimiche o entrambe sono utilizzati per trasformare la plastica usata in nuova plastica vergine, combustibile o altri prodotti chimici o nuovi prodotti.
Queste tecnologie riducono l'enorme quantità di plastica non recuperabile che potrebbero potenzialmente fuoriuscire nell'ambiente. È necessaria una tecnologia avanzata per rimuovere colori, odori e altri contaminanti dalla plastica usata. Inoltre, l'automazione, come i servizi forniti da Emerson, può svolgere un ruolo fondamentale nel trasformare la plastica a fine vita in nuovi prodotti per ridurre rifiuti e inquinamento e per ridurre i costi di produzione della plastica.
Due aziende esemplificano il potenziale del riciclaggio della plastica introducendo nuovi modi di lavorare con il polipropilene. PureCycle trasforma le materie plastiche in polipropilene puro, quasi nuovo, reintroducendole nell'economia della plastica in una forma nuova, mentre ReNew ELP riduce le plastiche miste a sostanze chimiche e oli di alta qualità ... materie prime per utilizzi e applicazioni nuovi.
Polipropilene nuovo, come il vecchio polipropilene
Con sede a Orlando, Florida, PureCycle Technologies utilizza una tecnologia innovativa per trasformare i rifiuti in polipropilene quasi nuovo che può essere reintrodotto nello stesso caso d'uso. Sviluppato da Procter & Gamble, il processo rimuove colore, odore e contaminanti, trasformando il materiale riciclato in resina di polipropilene riciclata ultrapura con proprietà simili a quelle vergini che può essere utilizzata per realizzare nuovi prodotti in plastica.
“Le plastiche riciclate sono in genere di colore grigio, hanno un cattivo odore e presentano contaminanti che pongono problemi normativi”, afferma John Layman, senior direttore R&D dello sviluppo di materiali sostenibili presso Procter & Gamble e inventore del processo di purificazione del solvente utilizzato da PureCycle.
Secondo Layman, questa è attualmente l'unica tecnologia in grado di soddisfare la domanda di polipropilene riciclato meglio, il che lo rende una vittoria sia per PureCycle che per l'ambiente. "Oggi i consumatori si aspettano che i prodotti che acquistano siano ecosostenibili", afferma. "Questa nuova tecnologia offre vantaggi per tutti, migliorando le nostre capacità innovative e offrendo al contempo vantaggi per l'ambiente".
PureCycle è in grado di creare materia prima di polipropilene quasi vergine, adatta per molte applicazioni, che includono nei casi d'uso originali in imballaggi medici, cosmetici, per alimenti e bevande, nonché per componenti tessili e automobilistici. "Questo rappresenta un percorso verso l'inversione dei bassi tassi di riciclo globale del polipropilene e apre nuove opportunità per la fornitura di materiali plastici in tutte le applicazioni di polipropilene", afferma Dustin Olson, direttore produzione di PureCycle Technologies
Per produrre questo polipropilene avanzato, PureCycle sta collaborando con Emerson per assemblare nuove strutture utilizzando l'ecosistema digitale PlantWeb dell'azienda con i suoi sensori e valvole di controllo intelligenti, software operativo e sistema di gestione dati in cloud.
A differenza delle strutture di produzione tradizionali che devono far fronte alla trasformazione di piattaforme legacy in digitale, queste strutture "nasceranno digitali", secondo Olson. L'azienda ha pianificato rapidamente l'espansione per assemblare 50 impianti nei prossimi 15 anni e l'automazione di Emerson aiuterà l'azienda a scalare rapidamente. "Con l'aiuto di Emerson", dichiara, "si prevede che ogni struttura PureCycle inizi a utilizzare le tecnologie di automazione digitale più avanzate disponibili, consentendo un più rapido completamento del progetto, la messa in opera di sistemi completamente integrati e prestazioni operative di livello mondiale".
(proprio come) Ricominciare
Facendo avanzare l'idea del riciclo, il processo ReNew ELP, con sede nel Regno Unito, riporta il polipropilene ai suoi composti chimici grezzi. L'azienda utilizza vapore supercritico, in cui l'acqua viene riscaldata e pressurizzata oltre il suo punto critico in modo da mostrare le proprietà sia di un liquido che di un gas. Questo vapore supercritico scompone la struttura polimerica della plastica del materiale triturato, convertendo la plastica difficile da riciclare in nuove materie prime idrocarburiche che possono essere utilizzate per produrre nuove materie plastiche.
Molte plastiche post-consumo, come gli articoli contaminati o gli imballaggi in plastica flessibili e multistrato, non sono riciclabili tramite i tradizionali metodi di riciclo meccanico e sarebbero quindi buoni candidati per il processo di ReNew ELP. Questo perché il sistema di vaporizzazione e distillazione supercritico HydroPRS sviluppato da Mura Technology riporta la plastica ai prodotti chimici e agli oli originali da cui è stata prodotta. Inoltre, non è necessario separare la materia prima: tutta la plastica, contaminata o meno, può essere inserita nel processo insieme.
La riduzione dell'inquinamento prodotto dalla plastica su scala globale richiederà un'accelerata transizione a nuovi processi, ulteriore innovazione e capacità di supportare obiettivi di sostenibilità ambiziosi.
Questi nuovi processi si basano su tecnologie e software di automazione avanzati per creare modelli di produzione scalabili, pertanto ReNew ELP ha scelto Emerson come partner per l'automazione digitale, per garantire un processo sicuro, efficiente e innovativo. L'azienda fornirà inoltre a ReNew ELP le metodologie operative e di progetto e un sistema di controllo e sicurezza per mantenere gli impianti in funzione in modo efficiente e i dipendenti al sicuro.
"Convertendo la plastica a fine vita in materie prime in sostituzione del fossile, ReNew ELP ha il potenziale di eliminare inutilmente plastica monouso e creare gli ingredienti grezzi per un'economia circolare della plastica, creando valore invece dei rifiuti", afferma Richard Daley, amministratore delegato di ReNew ELP.
L'azienda ha avviato una valutazione del ciclo di vita da parte del Warwick Manufacturing Group per determinare l'impatto ambientale e il potenziale di riscaldamento globale (GWP) del suo nuovo processo di riciclo. Questa valutazione determinerà anche quali risparmi di CO2 si verificano quando i rifiuti di plastica vengono dirottati dall'incenerimento invece del riciclo avanzato. I risultati iniziali sono incoraggianti, indicando una significativa riduzione del GWP.
Grazie all'ingegneria collaborativa dei progetti, alle soluzioni digitali avanzate e ai servizi per il ciclo di vita, Emerson aiuterà ReNew ELP a creare una soluzione che supporta le pratiche sostenibili e aiuta a promuovere i nostri obiettivi per preservare le risorse", afferma Roel Van Doren, group president delle vendite globali in Emerson.
La riduzione dell'inquinamento prodotto dalla plastica su scala globale richiederà un'accelerata transizione a nuovi processi, ulteriore innovazione e capacità di supportare obiettivi di sostenibilità ambiziosi. Le tecnologie di automazione digitale avanzate, come le soluzioni fornite da Emerson, insieme all'ingegneria di progetto innovativa e collaborativa, possono aiutare aziende come PureCycle e ReNew ELP a creare soluzioni a lungo termine sicure, affidabili e produttive, garantendo che i risultati siano positivi per l'ambiente e per i profitti. La combinazione di un partner digitale fidato e una tecnologia innovativa porterà via una gran parte dei 170 miliardi di sterline di plastica in polipropilene prodotta ogni anno e ci aiuterà a metterci sulla strada per un futuro migliore.