Ingegneria sanitaria: gestione della plastica e impatto ambientale

Le misure di circolarità per la plastica

Ingegneria sanitaria lezione 2 Le misure di circolarità per la plastica

• Figura 1.7 Domanda globale finale di energia e emissioni dirette di CO2eq per settore, 2017 (Mtoe e MtCO2)

1.500 2.500 1200 2.000 900 1.500 Mitoe MICO 600 1.000 300 0 Industria chimica Ferro e acciaio Cemento Pulp e carta Alluminio Domanda finale di energia (Mtoe) Emissioni dirette (MICO,)

La domanda finale di energia per l'Industria chimica include le materie prime e per il ferro e l'acciaio include l'ener- gia usata negli altoforni e nei forni a coke. Le emissioni dirette di CO2 includono le emissioni generate dal consumo di energia e dai processi del settore industriale. Fonte: OECD e IEA, 2018

• Produzione mondiale di plastica = 360 milioni di tonnellate (Mt) (2018)
• Cresciuta di 20 volte negli ultimi 20 anni
• un terzo della produzione mondiale dell'industria chimica
• impiega il 7% dell'attuale consumo mondiale di petrolio Una tonnellata di plastica vergine genera 2,5 tCO2 in ogni tonnellata di plastica sono mediamente incorporate altre 2,7 tCO2. Il rilascio di questo carbonio in atmosfera dipende da come vengono trattate le plastiche a fine vita (discariche, inceneritori).
• Nell'Unione europea la produzione della plastica nel 2017 ha generato 13,4 MtCO2eq (20% delle emissioni dell'intero settore chimico).

Impatto delle industrie

Le misure di circolarità per la plastica Gli impatti delle diverse industrie: dal grafico: i quadrati in verde sono la domanda di energia equivalente di queste diverse industrie, mentre quelli arancioni sono le emissioni dirette di CO2 equivalente, quindi di gas clima alteranti. L'industria chimica è quella che richiede più energia in assoluto, e circa 1/3 dell'industria chimica é la produzione di plastica. Subito dopo , l'acciaio , che è pesantissimo, seguito dal cemento, che però sorprende per un motivo: pur consumando meno energia, è quello che emette milioni di tonnellate di Co2 equivalente, più di tutte le altre industrie. I settori pulp e carta e alluminio hanno un impatto minore, sia in termini di consumo energetico che di emissioni. È importante sottolineare che circa un terzo dell'industria chimica mondiale è dedicata alla produzione di plastica, che rappresenta quindi una fetta significativa del problema. Nel mondo sono state prodotte fino al 2019, 368 milioni di tonnellate di plastiche, e a questo ritmo di produzione, nel 2050 ne produrremo circa 1800 milioni di tonnellate.

Produzione e consumo di materie plastiche

Produzione e consumo di materie plastiche Gli oggetti in plastica sono: Leggeri Economici Durevoli La storia della plastica inizia nel XIX secolo quando tra il 1861 e il 1862 l'Inglese Alexander Parkes sviluppa gli studi sul nitrato di cellulosa ma è a partire dal 1954, quando il premio Nobel Giulio Natta scopre il Realizzati in un numero infinito di varianti Polipropilene isotattico conosciuto con il nome commerciale di Moplen, che la plastica si afferma come materiale insostituibile della vita quotidiana.

Il problema delle plastiche

Il problema della plastiche Le problematiche sono legate al fatto che queste plastiche, se disperse nell'ambiente, possono essere sottoposte a tutta una serie di processi: fotodegradazione: detta anche degradazione foto-ossidativa, si verifica quando le materie plastiche sono esposte a radiazioni UV e ossigeno; biodegradazione : processo mediante il quale le sostanze organiche vengono scomposte dagli organismi viventi; idrolisi: in questo processo il materiale polimerico reagisce con l'acqua; questi processi causano lo spezzettamento della plastica in micro e nano particelle che possono essere digerite, inalate, a seconda di dove si trovano. La problematica è sia legata al fatto che queste siano micro e nano particelle, sia legata al fatto che le plastiche oltre ad essere prodotte attraverso polimerizzazione 1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELLA BASILICATAdi monomeri che derivano dal petrolio, contengono al loro interno tutta una serie di sostante, dette plastificanti, che ne migliorano le caratteristiche: la resistenza, la plasticità ... a seconda della plastica che vogliamo produrre si aggiungono plastificanti differenti. esempio: il bisfenolo A, sostanza che inizialmente veniva utilizzata anche per produrre il biberon dei bambini, (quelli in plastica) è stato verificato da studi, che é in grado di produrre scompensi endocrini, per cui causa anche tumori. È stato successivamente vietato per il biberon, ma anche in Europa e stato vietato per altre plastiche, non solo quelle del biberon. Questo esempio è per far capire che le plastiche non sono solo un problema di per sè, ma anche perché rilasciano queste sostanze, un esempio è il bisfenolo A.

Le microplastiche

Le microplastiche Le plastiche, quindi , possono essere classificate anche in relazione alle dimensioni.

• Macroplastiche: 1cm <d< 0,1 m;
• Mesoplastiche:1 mm <d< 1 cm;
• Microplastiche: 1um <d< 1 mm;
• Nanoplastiche: 1 nm <d< 1 um.

Le microplastiche sono sotto attenzione perché sono potenzialmente causa di tutta una serie di problematiche sulla salute, sia direttamente che indirettamente. Perché destano preoccupazione?

• Si ritrovano nell'ambiente in grandissime quantità (1-2);

O

• Sono ingerite dagli animali (3-4);
• Entrano nella rete trofica (5);
• Ritornano all'uomo (6). L'uomo è esposto attraverso il consumo di acqua, prodotti ittici (bivalvi in particolare), birra e sale marino.

5 Microplastics pollution I rischi legati all'assunzione di microplastiche sono associati al potenziale contenuto di contaminanti chimici. Dati recenti di letteratura suggeriscono la possibilità di rischi di carattere "igienico" legati alla proliferazione di potenziali patogeni (batteri del genere Vibrio compresi) sulla superficie delle microplastiche. Le microplastiche possono essere primarie o secondarie. Microplastiche primarie: sono materiali prodotti per particolari applicazioni industriali o per essere impiegate in molti materiali di uso domestico, per esempio,piovprodotti per l'igiene o la cura della persona. Vengono utilizzate in una lista infinita di prodotti come:

• Detergenti per il viso;
• Dentifricio;
• Cosmetici.

Sono proprio plastiche prodotte piccole piccole; gli scrub in passato, per esempio, erano prodotti con le microplastiche, adesso sono vietati. Microplastiche secondarie: Sono il risultato della frammentazione di plastiche di grandi dimensioni in frammenti che possono originarsi sia durante l'uso, sia attraverso il processo di degradazione nell'ambiente. Ad esempio le microfibre rilasciate nei lavaggi: è stato misurato un rilascio da 6 milioni a 17 milioni di microfibre ad ogni lavaggio di una maglietta di poliestere.

Misura e valutazione dell'impatto ambientale

Misura e valutazione dell'impatto ambientale I metodi di misura di impatto ambientale sono tantissimi.

2EARTH OVER SHOOT DAY L'Earth Overshoot Day (giorno del superamento del bilancio ecologico) : segna la data simbolica dell'anno in cui la richiesta di risorse dell'Umanità supera quelle che la Terra è in grado di rigenerare spontaneamente. Produciamo questo deficit sfruttando le scorte di risorse ecologiche e accumulando rifiuti, principalmente anidride carbonica nell'atmosfera. July 29: Earth Overshoot Day 2019 was the Earliest Ever July 29: Earth Overshoot Day 2021 July 28: Earth Overshoot Day 2022 Questo Earth Overshoot Day, ogni anno si avvicina sempre di più, a parte il 2020 (22 agosto, a causa della pandemia, è stata la data più tardiva) che c'è stata una regressione, ma poi si è sempre intorno alla metà di luglio.

L'impronta ecologica

Altro tipico metodo per misurare l'impatto ambientale é: L'impronta ecologica : è un indice statistico utilizzato per misurare la richiesta umana nei confronti della natura. Essa mette in relazione il consumo umano di risorse naturali con la capacità della Terra di rigenerarle. Misura l'area biologicamente produttiva di mare e di terra necessaria per rigenerare le risorse consumate da una popolazione umana e per assorbire i rifiuti corrispondenti. Utilizzando l'impronta ecologica, è possibile stimare quanti "pianeta Terra" servirebbero per sostenere l'umanità, qualora tutti vivessero secondo un determinato stile di vita. IMPRONTA ECOLOGICA DELL'UMANITÀ 1,8 1961-2005 1,6 1,4 Numero di pianeti Terra 1,2 Biocapacità mondiale 1,0 0,8 0.6 0,4 0,2 0 1960 1970 1980 1990 2000 05 (da ricordare che la popolazione mondiale in questi 50 anni è più che raddoppiata) negli anni 60 c'era bisogno di circa la metà dei pianeti Terra come impronta ecologica, attualmente siamo circa a 1,4-1,5 pianeti Terra, questo dipende dal modo in cui viviamo, dallo stile di vita che conduciamo. Ad esempio l'Australia consuma 5,2 pianeti Terra, Stati Uniti 5,l'Italia a 2,6 . Se tutta la popolazione mondiale fosse australiana, quindi vivesse come loro , avremmo bisogno di 5 pianeti terra.

Life Cycle Assessment (LCA)

Altro metodo per misurare l'impatto: Life Cycle Assessment, LCA, analisi o valutazione del ciclo di vita: è uno strumento utile ad analizzare e valutare gli impatti ambientali (ad es. cambiamento climatico, eutrofizzazione, riduzione dello strato di ozono stratosferico, acidificazione, tossicità, .. ma anche in termini di impatto sulla salute.) di un prodotto, processo o 3costruzione trasporto uso e riuso LCA manutenzione pre-produzione trasporto produzione smaltimento riciclaggio demolizione trasporto attività lungo il suo ciclo di vita, dalla culla alla tomba (from cradle to grave) ossia attraverso le fasi di: · ideazione · estrazione e lavorazione delle materie prime, · produzione, · imballaggio · trasporto · uso, ·fine vita (riuso, riciclo, smaltimento). Aiuta a massimizzare la quantità di materiali da riciclare. Primo studio LCA viene commissionato dalla Coca-Cola nel 1969 per valutare quale involucro fosse a minor impatto ambientale, uno di plastica oppure uno di vetro.Perché prima , in questi anni, la coca cola veniva venduta solo in vetro. Ha vinto la plastica, perché è vantaggiosa dal punto di vista dell' imballaggio, perché consente di trasportare la stessa quantità di liquido con un peso minore, che costa meno trasportarlo, costa meno produrla, costa meno in termini di emissioni, è riciclabile allo stesso modo. Ad oggi infatti la maggior parte della coca cola è venduta in plastica. Il tipo di analisi LCA può essere diverso:

• Cradle to grave (dalla culla alla tomba): questo tipo di LCA copre l'intero ciclo di vita di un prodotto, dalla fase di estrazione delle materie prime (culla) fino allo smaltimento o riciclo finale (tomba) ;
• Cradle to gate (dalla culla al cancello): si considera solo la fase di produzione di un prodotto, dalla raccolta delle materie prime fino alla sua produzione finale, senza considerare l'uso e il fine vita;
• Gate to gate (dal cancello al cancello) : si concentra solo su una parte specifica del ciclo di vita di un prodotto , di solito su una fase di produzione o processo industriale;
• Cradle to cradle (dalla culla alla culla): si concentra su ciclo di vita chiuso e circolare, in cui i materiali vengono riutilizzati e riciclati in modo che non vi sia mai un vero "fine vita";
• Gate to grave (dal cancello alla tomba) : considera le fasi che vanno dalla fine produzione (quindi dal punto di vendita) fino al fine vita del prodotto, compreso l'uso e smaltimento;

Utilità degli studi LCA

GLI STUDI DI LCA SONO UTILI PER ... Descrivere l'impatto ambientale complessivo con riferimento ad un'unità funzionale; Confrontare gli impatti ambientali di prodotti differenti aventi la stessa funzione; V Indicare le strategie da adottare per la sostenibilità; v Supportare la progettazione di nuovi prodotti o servizi; v Supportare il decisore V Molto utile nel confronto tra alternative (dove si possono trascurare le parti comuni). Cosa non è ... v La LCA non è uno strumento di calcolo assoluto degli impatti ambientali. v Richiede un approccio improntato all'etica professionale (coscienziosità, scrupolosità, deontologia).