Bioplastiche, sostenibilità ed economia circolare: un'analisi approfondita

BIOPLASTICHE

SOSTENIBILITA'

ECONOMIA CIRCOLARE

In un'economia circolare, tutto è progettato per rigenerare valore, evitando l'estrazione di materiali, l'uso di energia non rinnovabile e la produzione di scarti. In pratica si tratta di allungare la vita dei prodotti attraverso diverse strategie: la condivisione, la riparazione, il riuso e la ridistribuzione, la rigenerazione e la rimanifattura e solo in ultima istanza il riciclo delle parti effettivamente riciclabili per rimetterle in circolo. Mentre per i beni realizzati con materiali biologici, c'è la re-immissione nel ciclo naturale o la trasformazione in bioenergia».

SOSTENIBILITA' NEO MATERIALI

Sviluppo sostenibile: modello di sviluppo in grado di assicurare "il soddisfacimento dei bisogni delle generazioni presenti senza compromettere la possibilità delle generazioni future di realizzare i propri".

STRATEGIE PER IL PROGETTO

Il ciclo di vita del prodotto descrive la sequenza delle fasi che contraddistinguono un servizio o prodotto.

Le fasi del ciclo di vita del prodotto

Preproduzione Produzione dei semilavorati/delle componenti Produzione dei materiali . Formazione panneto . Packaging trout 1 matene prime (naturali e riciciate) 1 Assemblaggio delle componenti - Output Distribuzione Design Riuso delle componenti _nello stesso _in altro prodotto Ciclo di vita del prodotto Riciclo dei materiali Fase d'uso Manutenzione Disassemblaggio del prodotto Fine vita Riuso del prodotto Recupero energetico

Progettare per la sostenibilità ambientale

STRATEGIE

• Minimizzare le risorse
• Scegliere risorse a basso impatto ambientale
• Ottimizzare la vita dei prodotti
• Estendere la vita dei materiali
• Facilitare il disassemblaggio

LCA LIFE CYCLE ASSESSMENT

+ Mixaggio fibre Estrazione/Rep erimento Inpu 1VALUTAZIONE DEL CICLO DI VITA DI UN PRODOTTO Il metodo LCA è una procedura standardizzata che tende a determinare il costo ambientale delle attività umane, quantificando e valutando l'impatto ambientale di un prodotto (o processo o attività) considerando tutte le diverse fasi del suo ciclo di vita. è un procedimento oggettivo di valutazione di carichi energetici e ambientali relativi a un processo o un'attività, effettuato attraverso l'identificazione dell'energia e dei materiali usati e dei rifiuti rilasciati nell'ambiente. La valutazione include l'intero ciclo di vita del processo o attività, comprendendo l'estrazione e il trattamento delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, l'uso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento finale le norme che trattano il LCA sono:

• la ISO 14040: 2006 (gestione ambientale - valutazione del ciclo di vita - principi e quadro di riferimento
• 14044: 2006 (gestione ambientale - valutazione del ciclo di vita - requisiti e linee guida).

Sostenibilità e materiali: LCA: Life Cycle Assessment (ciclo di vita del prodotto) dagli anni '90

Rappresentazione schematica di un tipico ciclo di vita di un prodotto industriale

Estrazione delle materie prime Trasporto Fine vita Lavorazione del material Trasporto Trasporto Utilizzo del prodotto Trasporto Trasporto Fabbricazione dei componenti Assemblaggio dall'estrazione delle materie prime alla fine della vita.

Valutazione di impatto ambientale semplificata

3 indicatori importanti:

• Disponibilità delle risorse
• L'impatto ambientale della trasformazione
• Il fine vita e il valore della dismissione

DISPONIBILITÀ DELLE RISORSE

Due tipi base

2- Risorse primarie o vergini (rinnovabili/ non rinnovabili) - Risorse secondarie (riciclate)

Risorse primarie o vergini

Rinnovabili

Alimentate da un flusso continuo di energia proveniente dal sole, oppure caratterizzate da cicli naturali e da risorse biologiche (acqua, sabbie, biomasse animali o vegetali allevate e coltivate) Es: pelli e legno

Non rinnovabili

Caratterizzate da cicli lunghi che coinvolgono l'atmosfera (prelievo di gas come azoto, ossigeno, gas nobili) l'idrosfera (con il mare sodio, cloro, magnesio e bromo) la litosfera (dalla quale provengono i minerali per l'estrazione dei metalli, i vetri, i materiali lapidei, il petrolio, carbone e gas naturale). Es: vetri, petrolio.

Concetto di DISPONIBILITA'

Diverso dal rinnovabile. Misura della quantità di ciascuna risorsa di cui possiamo disporre.

Rinnovabilità e disponibilità

Tempo di rinnovo delle diverse essenze

Impieghi di tipologie differenti di legno Tempo di rinnovo (anni) Scarti vegetali per la produzione di energia Minore di 5 Polpa per la produzione della carta (pioppo) 10-20 Arredo: legni duri (ciliegio) 20-30 Arredo: conifere (abete) 30-50 Arredo: essenze pregiate Oltre 100

Gradi di sostenibilità

Sostenibilità elevata

Non rinnovabili con disponibilità temporale elevata (centinaia di anni). Rinnovabili con tempi di rinnovo brevi sotto i 5 anni.

Sostenibilità intermedia

Non rinnovabili con disponibilità temporale media (cento anni). Rinnovabili con tempi di rinnovo brevi tra i 5 e i 30 anni.

Sostenibilità critica

Non rinnovabili con disponibilità temporale breve (decine di anni). Rinnovabili con tempi di rinnovo lunghi (da 30 anni ad un secolo ed oltre).

L'impatto ambientale della trasformazione

Si misura con il costo energetico MJ/kg. Rappresenta la somma di tutta l'energia utilizzata nelle diverse fasi di trasformazione per rendere disponibile la risorsa stessa.

Scomposizione del costo energetico per la produzione e fruizione di un filone di pane

3Al dettaglio 8/6% Riscaldamento e illuminazione negozio 12-2% Trasporto 9-4% Altri ingredienti 23-6% Energia per la cottura Panetteria 8-3% Impacchettamento 5-0% Trasporto 2-2% Impacchettamento 7-4% Energia per la macinatura 2-0% Altro 1-4% Trasporto 0-4% Altro 7-3% Combustibile per trattore 11-6% Fertilizzanti Fattoria

Sostenibilità ambientale è variabile di progetto insieme alle variabili estetiche ed economiche.

FONTE: COLTURA/RIFIUTO

Materiali da coltura

Materiali Biobased dalle filiere bio classiche del riciclo (carta, legno). Materiali Biobased in grado di sostituire efficacemente i corrispondenti a base fossile non rinnovabile (plastica verde, bioplastiche). Materiali da scarti organici dell'industria alimentare oppure post consumo (alimenti, scarti agricoli, latte, scarti industria alimentare).

Materiali da rifiuto

Materiali da rifiuti urbani industriali ed edili esclusi dalle filiere classiche del riciclo (scorie incenerimento oli esausti). Materiali da rifiuto che si candidano a costruire filiere consolidate (scarti caffè, scarti sughero, scarti tessili). Materiali dalle filiere classiche del riciclo (plastica, metalli, vetro).

SCHEDA MATERIALE SOSTENIBILITA'

Mulino 4MATERIALI DA COLTURA Materiali bio-based in grado di sostituire efficacemente i corrispondenti a base fossile non rinnovabile Materiali bio-based dalle filiere classiche del riciclo Materiali da scarti organici dell'industria alimentare oppure post-consumo BIO-BASED NEO-CLASSICI EX-NOVO ... Materiali dalle filiere classiche del riciclo Materiali derivati da rifiuti urbanl industriali ed edili esclusi dalle filiere classiche del ricicio Materiali da rifiuto che si candidano a costruire fillere consolidate MATERIALI DA RIFIUTO

MATERIALI DA PROCESSI DI COLTURA/ZOOTECNIA

BIOBASED Materiale da coltura Vegetali/animali bio-based in grado di sostituire i corrispondenti a base fossile non rinnovabile. La natura attraverso la coltivazione o allevamento con cicli, opportunamente pianificati, può rifornire l'uomo di materiali rinnovabili (bio-based o materiali biologici) cioè tutte quelle materie che sono in grado di ritornare alla terra una volta esaurito il proprio ciclo. Attraverso sistemi industriali (reazioni chimiche) si sono ottenuti polimeri di diversa natura provenienti dalla cellulosa, dalle barbabietole o semi oleosi per la sostituzione dei loro corrispettivi tradizionali. Questo non solo nei polimeri rigidi e opachi, ma anche nei polimeri trasparenti come anche quelli morbidi (elastomeri). La ricerca è andata molto avanti e si stanno sostituendo o creando nuovi materiali. Plastiche derivanti da cellulosa, a base d'olio di ricino, da farina di patate, oli vegetali, farina di mais. Spesso dal bilanciamento tra prestazioni (a volta superiori a quelle dei comuni prodotti del mercato), costo, (a volte superiori per la produzione e per le oscillazioni del materiale derivante dai raccolti) derivano le possibilità di inserimento sul mercato.

Barbabietole

Origine vegetale: PHAs

5Il biopolimero a base di poli-idrossialcanoati (PHAs) messo a punto dalla bolognese bio-on è stato scelto per produrre una speciale versione della lampada Miss Sissi, disegnata da Philippe Starck nel 1991 per Flos e oggi stampata in policarbonato. Il PHA è un polimero biodegradabile in suolo e in acqua, oltre che compostabile, ottenuto mediante fermentazione di melasso (ottenuto da barbabietole) e da residui di lavorazione della canna da zucchero.

Canapa performativa

Origine Vegetale: Composito in Canapa

Hemp Chair, 2012 Design: Werner Aisslinger Produttore: Moroso Partners: BASF. Werner Aisslinger presenta con la prima Monochair in fibra naturale progettata con una tecnologia totalmente nuova: le fibre naturali come la canapa sono stampate a caldo con un nuovo materiale composito naturale e sostenibile sviluppato in collaborazione con BASF Acrodur. E' la prima cantilever monoscocca che utilizza un nuovo materiale industriale a base di fibre di canapa, secondo un processo di termoformatura a caldo, a basso impatto ambientale, mutuato dal settore automobilistico.

Bio-based animali

Materiali che si ricavano dagli animali e dal loro allevamento e dai microorganismi (batteri e funghi): fibre tessili, pellami, piume, cera d'api, proteine che vengono impiegate nella realizzazione di biopolimeri e chitina derivati dai gusci dei crostacei, in cui si risparmia anche nei processi di trasformazione. I batteri alimentati da zuccheri vengono impiegati per la produzione di enzimi, utili in diversi processi di trasformazione, di bioplastiche e di membrane simili alla pelle. Sperimentazioni riguardano anche l'utilizzo di batteri in sostituzione del calore per la cottura dei mattoni, processo che consente un notevole risparmio energetico. Il micelio viene utilizzato per la sua capacità di generare filamenti che "legano" le fibre vegetali (solitamente scarti agricoli) forniti come nutrienti, trasformando queste chips in materiali leggeri con configurazioni simili agli espansi e ai truciolari che possono venire impiegati nei settori dell'imballaggio o delle costruzioni.

MATERIA DAI FUNGHI

Il materiale "cresce" sfruttando le potenzialità della natura ed è importante osservare che si manipola solo il tessuto del fungo, senza mai coinvolgere le spore: una volta ottenuta la forma desiderata, un processo di riscaldamento e disidratazione arresta la crescita naturale del fungo e impedisce lo sviluppo di spore. Dal punto di vista tecnico, il processo di formazione del biomateriale si propone come alternativa alle tecnologie di produzione delle schiume per packaging o al prestampaggio. Anche i costi sono confrontabili con quelli delle schiume in EPS, EPP, EPE (polistirolo, polipropilene e polietilene espansi).

Processo produttivo Packaging Ecovative Design

6