La plastica è una delle invenzioni più influenti del XX secolo, apportando un'immensa comodità alla vita moderna. Tuttavia, è gradualmente diventata una sfida ambientale globale. Con l'aumento dei livelli di produzione, i cicli di utilizzo più brevi e i bassi tassi di riciclo, l'impronta di carbonio dell'industria della plastica è diventata un problema sempre più serio. Nella ricerca di soluzioni più sostenibili, la tecnologia della pirolisi sta guadagnando sempre più attenzione. Questo articolo esplorerà l'impronta di carbonio della plastica e analizzerà come la pirolisi possa mitigare efficacemente questo onere, offrendo un forte supporto alla neutralità carbonica.
La filiera della plastica: una delle principali fonti di emissioni globali di carbonio
L'industria della produzione di plastica è una fonte significativa di emissioni di carbonio a livello globale. Si stima che le attività legate al ciclo di vita della plastica emettano annualmente circa 1.3 miliardi di tonnellate di CO₂ equivalente, pari a circa il 3.4% delle emissioni globali di gas serra. Con la continua crescita della domanda di plastica, si prevede un aumento anche delle sue emissioni di carbonio. L'impronta di carbonio della plastica copre l'intero ciclo di vita, dalla produzione allo smaltimento. Di seguito è riportata una ripartizione delle emissioni di carbonio per ciascuna fase e il relativo impatto:
1. Estrazione delle materie prime (impronta di carbonio del 35-45%)
Attualmente, circa il 99% della plastica deriva da risorse fossili (petrolio, gas naturale) per produrre monomeri come etilene e propilene. L'impronta di carbonio deriva principalmente da:
- Estrazione e raffinazione di petrolio e gas naturale: questo processo rilascia notevoli quantità di CO₂ e metano (CH₄).
- Sintesi di etilene, propilene e altri monomeri: questi vengono solitamente prodotti attraverso complesse reazioni chimiche, che consumano grandi quantità di energia e rilasciano CO₂.
2. Produzione di plastica (impronta di carbonio del 20%)
Questa fase comprende la polimerizzazione della plastica e la successiva lavorazione:
- Polimerizzazione di etilene e propilene per formare polimeri ad alto peso molecolare (ad esempio PE, PP, PVC, PET).
- Lavorazione tramite metodi quali stampaggio a iniezione, stampaggio a soffiaggio ed estrusione per creare prodotti finiti.
Questi processi richiedono notevoli quantità di calore ed elettricità. Se l'energia deriva da combustibili fossili (come carbone o gas naturale), le emissioni di carbonio risultanti sono significative.
3. Trasporti (impronta di carbonio del 5-8%)
Questa fase prevede il trasporto in più fasi dalle materie prime al prodotto finale:
- Materie prime (petrolio/gas naturale) → Raffineria → Impianto chimico → Impianto di produzione di plastica
- Plastica finita → Impianto di produzione → Rivenditore → Utilizzatori finali
Ogni anello della catena di fornitura comporta trasporti (ad esempio, camion diesel, spedizioni, ferrovie), contribuendo alle continue emissioni di gas serra.
4. Utilizzo e consumo (molto basso)
L'uso della plastica di per sé genera minime emissioni dirette di carbonio, ma i modelli di utilizzo hanno un impatto significativo sul consumo complessivo di plastica. Ad esempio, l'uso e lo smaltimento frequenti di imballaggi in plastica monouso richiedono una produzione continua di nuova plastica. Dal punto di vista del ciclo di vita, ciò si traduce in un'impronta di carbonio cumulativa considerevole.
5. Smaltimento (20%-30% dell’impronta di carbonio totale)
Lo smaltimento dei rifiuti plastici ha un impatto diretto e indiretto sulle emissioni di carbonio:
- Incenerimento: circa il 10% dei rifiuti plastici viene incenerito, rilasciando direttamente grandi quantità di CO₂. Se non si implementa il recupero energetico, l'impronta di carbonio dell'incenerimento è ancora più elevata.
- Discarica: circa il 50% dei rifiuti plastici finisce in discarica. Sebbene la plastica impieghi molto tempo per decomporsi, lo smaltimento in discarica non rilascia immediatamente gas serra, ma impedisce il riciclo delle risorse. Ciò significa che in futuro sarà necessario produrre più nuova plastica, aumentando indirettamente le emissioni di carbonio.
- Riciclo: il tasso globale di riciclo della plastica è inferiore al 10%, il che significa che la maggior parte dei rifiuti plastici finisce ancora negli inceneritori o nelle discariche. Questo non solo spreca risorse, ma aumenta anche la domanda di nuova produzione di plastica, con conseguenti emissioni di carbonio ripetute.
- Rifiuti non gestiti: circa il 32% dei rifiuti plastici non viene gestito correttamente, spesso tramite incenerimento a cielo aperto o discariche abusive. Queste attività rilasciano gas serra e, a causa delle difficoltà di monitoraggio, le emissioni di carbonio effettive potrebbero essere gravemente sottostimate.
Pirolisi: supporto alla produzione di olio di pirolisi certificato ISCC
La pirolisi è una tecnologia avanzata di trattamento termochimico che prevede il riscaldamento dei rifiuti plastici in un ambiente carente o privo di ossigeno, provocandone la scomposizione in composti molecolari più piccoli. Tra i vari output, l'olio di pirolisi è il prodotto più critico del processo di pirolisi della plastica. Ad esempio, materie plastiche come polietilene (PE), polipropilene (PP) e polistirene (PS) possono raggiungere rese in olio fino all'80-90%. L'olio di pirolisi può essere utilizzato non solo come combustibile, ma anche come materia prima chimica, reimmettendosi nella catena di produzione della plastica per la produzione di nuove materie plastiche o altri prodotti chimici a valle.
Presa Beston Group ad esempio, l'olio di pirolisi prodotto dal suo attrezzatura di pirolisi di plastica Soddisfa gli standard dell'International Sustainability and Carbon Certification (ISCC). Questo attesta che l'olio di pirolisi proviene da fonti di materie prime tracciabili, procedure di lavorazione standardizzate, dati quantificabili sulle emissioni di carbonio e rispetta i requisiti di sostenibilità relativi alla circolarità delle risorse e alla riduzione dei gas serra.
Man mano che la tecnologia della pirolisi si integra sempre più nel quadro dell'industria verde globale, essa emerge come un fattore chiave per la trasformazione a basse emissioni di carbonio nel settore della plastica e un motore essenziale dell'economia circolare.
Meccanismi di riduzione delle emissioni di carbonio della pirolisi della plastica
Ogni fase della filiera della plastica è associata a significative emissioni di carbonio, principalmente a causa della forte dipendenza dalle risorse fossili e dei bassi tassi di riciclo. La pirolisi, consentendo il recupero di risorse dai rifiuti plastici, offre un percorso promettente per ridurre efficacemente le emissioni di carbonio nell'industria della plastica attraverso i seguenti meccanismi:
1. Ridurre le emissioni di carbonio derivanti dalla produzione di plastica vergine
La pirolisi della plastica decompone i rifiuti plastici in olio di pirolisi, consentendo il reinserimento del materiale nel ciclo produttivo. Quest'olio può essere utilizzato come materia prima chimica nella produzione di nuove materie plastiche. Ciò riduce le emissioni derivanti dall'estrazione e dalla raffinazione del petrolio. La raffinazione di petrolio e gas naturale è ad alta intensità di carbonio, con emissioni derivanti dal funzionamento delle apparecchiature, dal consumo di elettricità e dalle perdite di metano. Ogni tonnellata di olio di pirolisi può sostituire una quantità equivalente di materia prima vergine di origine fossile, riducendo le emissioni associate all'estrazione e alla lavorazione del petrolio.
Gli studi dimostrano che quando i prodotti della pirolisi vengono utilizzati per produrre nuova plastica, ogni tonnellata di rifiuti di plastica lavorata può ridurre le emissioni di gas serra da 1.5 a 3 tonnellate di CO₂e, a seconda dell'efficienza del processo e delle fonti energetiche.
2. Ridurre le emissioni di gas serra derivanti dall'incenerimento
L'incenerimento dei rifiuti plastici è particolarmente esigente in termini di emissioni di carbonio. La pirolisi offre una significativa riduzione delle emissioni di gas serra, in genere dal 30% al 50% in meno rispetto all'incenerimento, grazie a diversi fattori chiave:
Ambiente di reazione privo di ossigeno
La pirolisi avviene in un ambiente anossico o povero di ossigeno, evitando le emissioni dirette di CO₂ che derivano dalla combustione.
Temperature di reazione più basse:
Questo modello è dotato di una ruota motrice principale e due ruote ausiliarie.
La pirolisi avviene solitamente a temperature comprese tra 400 e 600 °C, ovvero a temperature notevolmente inferiori rispetto all'incenerimento (spesso superiori a 800 °C), con conseguente riduzione complessiva del consumo energetico e delle emissioni.
Controllo più rigoroso delle emissioni
I gas combustibili non utilizzati come materia prima possono essere completamente bruciati in ambienti controllati, impedendo il rilascio incontrollato di potenti gas serra come il metano (che ha un potenziale di riscaldamento globale pari a circa 25 volte quello della CO₂).
Carbonio trattenuto nei prodotti
Il carbonio presente nell'olio di pirolisi rimane legato chimicamente e non viene immediatamente emesso come CO₂. Può essere riutilizzato come materia prima, ritardandone il rilascio e migliorando la ritenzione del carbonio nel sistema.
3. Ridurre l'impronta di carbonio aggiuntiva attraverso l'autosufficienza energetica
Il processo di pirolisi genera grandi volumi di gas combustibili (ad esempio, H₂, CH₄, CO), che possono essere utilizzati per riscaldare il reattore di pirolisi stesso. Questo recupero energetico interno riduce significativamente la necessità di apporto di combustibili fossili esterni, riducendo così l'impronta di carbonio complessiva del processo.
Verso un futuro a basse emissioni di carbonio
L'intero ciclo di vita della plastica è accompagnato da emissioni di carbonio e il suo potenziale di mitigazione gioca un ruolo fondamentale nella risposta globale al cambiamento climatico. Come soluzione di trattamento sostenibile e a basse emissioni di carbonio, la tecnologia della pirolisi offre una nuova strada per la decarbonizzazione della filiera della plastica. È una direzione che merita il sostegno collettivo e un'esplorazione continua.
