Le plastiche biodegradabili possono essere di origine biologica o basate su combustibili fossili. Negli ultimi anni sono stati prodotti nuovi tipi di plastica per affrontare il problema dell’inquinamento da plastica, cercando di ridurre il tempo necessario per degradarli, soprattutto in condizioni naturali. Tuttavia, non tutte le attuali plastiche biodegradabili hanno raggiunto questo obiettivo.
Definizione di plastica biodegradabile
Le plastiche biodegradabili sono quelle che possono essere degradate dall'azione microbica per produrre prodotti finali naturali, come acqua e anidride carbonica, in un periodo di tempo ragionevole. Il tempo necessario per decomporsi completamente dipende dal materiale, dalle condizioni ambientali come temperatura e umidità e dal luogo di decomposizione secondo il Biodegradable Products Institute (BPI pag. 2).
Le plastiche compostabili sono quelle che si biodegradano rapidamente e si trasformano in humus non contaminato da metalli. Non tutte le plastiche biodegradabili sono compostabili; solo alcuni lo sono.
I materiali devono soddisfare le specifiche ASTM D6400 o D6868 per essere definiti biodegradabili e compostabili sulla terra e soddisfare le specifiche ASTM D7081 per gli ambienti marini. ASTM è un gruppo mondiale di standard di prodotto.
Plastica polimerica a base biologica che si biodegrada
Le plastiche derivate dalle piante sono chiamate plastiche a base biologica. Non tutti questi sono biodegradabili; per esempio ci sono bottiglie in PET di origine biologica realizzate per essere durevoli. Le plastiche biobased che si biodegradano sono costituite da due materiali: biomassa e polisteri derivati dalle piante. Esistono due tipi di polisteri di origine biologica: acido polilattidico (PLA) e poliidrossialcanoato (PHA).
Poliidrossialcanoato (PHA)
PHA è prodotto naturalmente da batteri e piante di organismi geneticamente modificati (OGM), ma si prevede di provare la produzione dai rifiuti alimentari. Anche il poliidrossibutirrato o PHB è un tipo di PHA ampiamente utilizzato. I PHA sono costosi da produrre poiché solo quantità limitate possono essere prodotte dai batteri.
- Usi:I PHA vengono utilizzati come involucri alimentari, tazze, piatti, rivestimenti per carta e cartone e "per molti usi medici, tra cui suture, garze e rivestimenti per medicinali" secondo un rapporto del Centro per la collaborazione tra l'industria e l'istruzione (rapporto CIEC). Può sostituire la maggior parte dei principali tipi di plastica a base di combustibili fossili attualmente utilizzati, come PE, PS, PVC e PET, sottolinea Bio Based Press.
- Plastica con amido e cellulosa miscelati con PHA: Alcuni articoli in plastica sono realizzati interamente in PHA, come nel caso delle bottiglie d'acqua note Bio Based Press. Tuttavia, poiché la produzione del PHA è costosa, viene anche miscelato con amido e cellulosa per renderlo più economico. Ciò ha l'ulteriore vantaggio di migliorare il tasso di decomposizione secondo il Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biodegradazione: Può essere completamente compostabile in ambienti ricchi di microbi e funghi, in particolare il suolo. Questi microbi scompongono il PHA con l'aiuto di enzimi. Il tempo necessario per degradarsi dipende dalla concentrazione di microbi nell'ambiente.
- PHA impiega due mesi per decomporsi nei giardini, secondo Bio Based Press.
- Il tasso di decomposizione è molto più lento nelle acque marine dove meno del 50% viene decomposto dopo sei mesi aggiunge CalRecycle (pag. 6). Il PHA ha superato il test ASTM D7081 mostrando una decomposizione del 30% in sei mesi (pag. 7).
Acido polilattidico (PLA)
Il DUJS spiega che il PLA è un materiale termoplastico prodotto attraverso la fermentazione dei batteri. Il PLA è in re altà una lunga catena di molte molecole di acido lattico. Poiché esistono molti mezzi economici per produrre acido lattico, questi devono solo essere polimerizzati o uniti. Pertanto, il PLA è meno costoso del PHA. Tuttavia, il PLA è fragile e la sua applicazione è più limitata del PHA. I produttori aggirano questo problema includendo additivi o polimeri.
- Usi: Viene trasformato in sacchetti della spesa, imballaggi per alimenti, bottiglie, tazze e piatti. Poiché si decompone bene in presenza di acidi, viene utilizzato in alcune applicazioni mediche come suture e piastre mediche, dove si dissolve dopo 90 giorni, osserva il rapporto CIEC. Viene utilizzato anche nella stampa 3D di oggetti.
- PLA e miscele di polimeri: Il PHA può anche essere miscelato con polimeri provenienti da fonti rinnovabili per migliorarne le qualità secondo DUJS.
- Biodegradazione: Il PLA non può essere compostato facilmente in giardino perché la temperatura e i livelli di acqua necessari non sono disponibili in questo ambiente.
- Il PLA può impiegare dai sei ai dodici mesi per degradarsi nel suolo.
- Il PLA impiega dai tre ai sei mesi per degradarsi nelle strutture commerciali, nota World Centric.
- Quando la decomposizione avviene in presenza di ossigeno, i prodotti finali sono anidride carbonica e acqua.
- Se la degradazione del PLA avviene in discariche prive di ossigeno, produce gas metano che è 20 volte più dannoso per l'ambiente rispetto a quanto indicato dal biossido di carbonio in un comunicato dell'American Chemical Society (pag. 2).
- Il PLA non ha superato il test ASTM D7081 poiché solo il 3% si è decomposto nelle acque marine dopo sei mesi secondo CalRecycle (pagina 7).
Poiché il PLA non si decompone rapidamente nel suolo o nell'acqua di mare, questo può diventare un problema se gettato nei rifiuti.
Plastica biodegradabile basata su biomassa
Le plastiche basate sulla biomassa sono costituite da amido e cellulosa ottenuti dai residui delle colture e dal legno degli alberi.
Acetato di cellulosa
L'acetato di cellulosa (CA) è un prodotto sintetico derivato dalla cellulosa che si trova in ogni parte di una pianta. Secondo una pubblicazione scientifica del 2018, la cellulosa è attualmente utilizzata da cotone, legno e scarti agricoli. Questo può essere utilizzato per formare plastica solida stampata, filtri per sigarette, rivestimenti, pellicole fotografiche e filtri. Il cellophane è una pellicola biodegradabile prodotta dalla cellulosa. Sono in corso nuove ricerche per trovare nuove pellicole di plastica provenienti da scarti di raccolti e materiale legnoso che siano resistenti all'acqua e biodegradabili secondo Phys.org.
Biodegradabilità: La ricerca mostra che l'AC degrada e si riduce del 70% del suo peso dopo 18 mesi in natura.
Amido
Una revisione del 2017 rileva che l'amido viene trattato con calore, acqua e plastificanti per produrre un materiale termoplastico. Per migliorarne la resistenza viene combinato con riempitivi costituiti da altri materiali. Le principali fonti di amido sono il mais, il frumento, le patate e la manioca. Questa plastica viene utilizzata in imballaggi, borse e pellicole per pacciamatura agricola, stoviglie, vasi di fiori e modellata per realizzare imballaggi e beni di consumo. Secondo il Food Packaging Forum è considerato un' alternativa al polistirolo (PS). L'amido viene aggiunto alle plastiche biobased e convenzionali per renderle più biodegradabili, come rileva un rapporto Phys del 2017.
Biodegradabilità: le plastiche a base di amido possono essere compostabili o solo biodegradabili. Le varianti compostabili richiedono 90 giorni per degradarsi negli impianti industriali, mentre quelle biodegradabili richiedono 100 giorni affinché il 46% si degradi e fino a due anni per degradarsi completamente.
Plastica biodegradabile basata su combustibili fossili
Secondo la Bioplastics Guide, ci sono alcune nuove plastiche provenienti da combustibili fossili che possono anche essere biodegradabili. I più comuni sono il polibutilene succinato (PBS), il policaprolattone (PCL), il polibutirrato adipato tereftalato (PBAT) e l'alcol polivinilico (PVOH/PVA).
- PBATè un polimero prodotto da derivati dei combustibili fossili e viene utilizzato talvolta in combinazione con l'amido. Sono in corso sforzi per produrre questo polimero da fonti rinnovabili. La guida sulle bioplastiche lo vede come sostituto di LDPE e HDPE. Viene utilizzato per realizzare sacchi per la spazzatura, pellicole da imballaggio, imballaggi monouso e stoviglie (tazze, piatti ecc.). Non è solo biodegradabile ma anche compostabile.
- PCL è un poliestere sintetico utilizzato per realizzare sacchetti compostabili, in applicazioni mediche (suture e fibre), come rivestimenti superficiali, adesivi per scarpe e pelle e rinforzi per scarpe e stecche ortopediche. Questa plastica può essere decomposta dai lieviti. Più del 90% delle pellicole e il 40% della schiuma realizzata con questo materiale possono essere degradate in 15 giorni.
- PBS è una resina prodotta da combustibili fossili o può anche essere biobased secondo Succinity (pag. 1, 5). Può essere combinato con altri polimeri o fibre di origine biologica come la iuta per migliorarne la qualità. Il PBS viene utilizzato per realizzare imballaggi alimentari, articoli di servizio, teli di pacciamatura agricola, vasi per piante, prodotti per l'igiene come pannolini e reti da pesca.
- PVOH è una resina che può essere utilizzata per realizzare pellicole da imballaggio in grado di sostituire LDPE e HDPE. Le sue altre applicazioni importanti sono come rivestimenti e additivi per la produzione di carta e cartone secondo Food Packaging Forum.
Tutte e quattro le plastiche basate su combustibili fossili si biodegradano in tre mesi nel compostaggio industriale, in un anno nel compostaggio in giardino e in uno o due anni nel suolo/discariche secondo InnProBio (pag. 4).
Riciclaggio e compostaggio
Le proprietà delle diverse plastiche biodegradabili devono essere tenute presenti per trattarle alla fine del loro ciclo di vita, avverte l'Environmental Protection Agency (EPA).
- EPA spiega che la plastica biodegradabile non dovrebbe essere aggiunta ai contenitori che riciclano la plastica convenzionale poiché sono costituiti da materiali diversi. Questo vale sia per i combustibili a base biologica che per quelli fossili.
- Anche se la plastica è contrassegnata come biodegradabile e compostabile, molte di esse possono degradarsi solo nelle condizioni disponibili presso gli impianti di compostaggio commerciali; contattare le agenzie di riciclaggio locali per informazioni sull'impianto di compost più vicino. Nel 2017 c'erano solo 200 strutture di questo tipo negli Stati Uniti, quindi è necessario aumentare questo tipo di centri.
- Verifica che i sacchetti siano compostabili a casa seguendo le istruzioni del prodotto prima di aggiungerli ai contenitori del compost.
- Il recupero del materiale dalla plastica biodegradabile non è possibile attraverso il riciclaggio, a causa della mancanza di strutture.
Un'efficiente segregazione, raccolta e degradazione è necessaria per trarre vantaggio dalla plastica a base biologica e biodegradabile. In sua assenza, la maggior parte della plastica biodegradabile finisce nelle discariche.
Il futuro della plastica biodegradabile
La natura biodegradabile della plastica non può risolvere il problema dell'inquinamento da plastica se non viene sm altita correttamente. È inoltre ancora necessario che il comportamento dei consumatori rimanga concentrato sulla riduzione dei consumi o sul riciclaggio della plastica per trarre vantaggio dal passaggio dalla plastica convenzionale prodotta da combustibili fossili alla plastica biodegradabile.
