PlastXnow spiega  Riciclaggio chimico: nuove soluzioni per i rifiuti di plastica 

I rifiuti di plastica rappresentano una grande sfida per l’industria e la società. Il riciclaggio chimico consente di trasformare flussi di plastica complessi o contaminati in materie prime di alta qualità. 

La nostra vita moderna è inconcepibile senza la plastica. Essa costituisce la base di numerose catene del valore: dagli imballaggi alle applicazioni automobilistiche, fino ai prodotti chimici high-tech e speciali. 

Di conseguenza, la sfida di reimmettere questi materiali nella base di materie prime petrolchimiche al termine del loro ciclo di vita è notevole. Secondo le ultime indagini, in Germania viene riciclato meno del 40 per cento. Ciò significa anche che la maggior parte viene ancora incenerita.

Il riciclaggio chimico reimmette nel ciclo i rifiuti plastici di difficile riciclaggio 

Nel frattempo sono state sviluppate diverse soluzioni meccaniche riciclaggio della plastica e procedure di selezione dei rifiuti plastici, che tuttavia in alcuni casi si scontrano con limiti tecnologici. Tra questi figurano i rifiuti troppo contaminati o le materie plastiche molto complesse. Inoltre, per quanto riguarda le applicazioni, non tutti i mercati potenziali sono accessibili, ad esempio i prodotti a contatto con gli alimenti e i dispositivi medici.

È proprio qui che entra in gioco il riciclaggio chimico della plastica. Questo articolo illustra i principali processi, i loro vantaggi e il loro ruolo in un’economia circolare sostenibile. 

Che cos’è il riciclaggio chimico?

Il riciclaggio chimico (detto anche riciclaggio delle materie prime) è un termine generico che indica i processi in cui i rifiuti plastici non vengono semplicemente triturati e rifusi, come avviene nel riciclaggio meccanico. Vengono invece scomposti nei loro elementi costitutivi fondamentali (monomeri). Da questi è poi possibile produrre nuove materie plastiche, materie prime o sostanze chimiche.

Quali sono le procedure disponibili?

Il termine “riciclaggio chimico” è stato oggetto di discussione negli ultimi anni soprattutto in relazione ai rifiuti da imballaggio. Nella maggior parte dei casi, con esso si intendeva il processo di pirolisi. Tuttavia, dietro a questo termine si nascondono anche altre tecnologie di riciclaggio che, dal punto di vista tecnico, differiscono in parte notevolmente dalla pirolisi.

Una panoramica dei diversi processi di riciclaggio della plastica. Fonte: nova-institute.eu, all’indirizzo www.renewable-carbon.eu/graphics

Tra i processi principali figurano, oltre alla pirolisi già menzionata, sia la solvolisi che la gassificazione. Di seguito forniremo una breve spiegazione di questi processi:

• Nella pirolisi, la plastica viene decomposta termicamente ad alte temperature in assenza di ossigeno. Da questo processo si ottengono oli, gas e residui solidi (coke/cenere), che possono essere riutilizzati come materie prime. La pirolisi è soprattutto in Germania la tecnologia attualmente prevalente. 
• La solvolisi consiste nel decomporre le materie plastiche in monomeri o sostanze chimiche di base mediante l'uso di un solvente. A differenza della pirolisi, in questo processo non si ricorre solo al calore, ma anche a reazioni chimiche, spesso a temperature moderate.
• Nel processo di gassificazione (gassificazione), le materie plastiche vengono trasformate in gas di sintesi (syngas) a temperature molto elevate con una quantità controllata di ossigeno. A differenza, ad esempio, della pirolisi, in questo processo viene utilizzata una piccola quantità di ossigeno o di vapore acqueo, affinché il materiale non bruci, ma si trasformi in gas. La gassificazione si trova ancora in gran parte in fase pilota e attualmente riveste un ruolo marginale.

Esistono inoltre una serie di processi speciali, in particolare nel settore del PET (polietilene tereftalato), una plastica ampiamente utilizzata negli imballaggi e nelle bottiglie:

Vantaggi del riciclaggio chimico

Il riciclaggio chimico offre diversi potenziali vantaggi. Ciò vale soprattutto nei casi in cui il riciclaggio meccanico raggiunge i propri limiti.

• Valorizzazione dei rifiuti plastici fortemente contaminati o misti: Molti rifiuti plastici (tra cui materiali compositi, miscele di film plastici, imballaggi contaminati) possono essere riciclati meccanicamente solo in misura limitata o non possono essere riciclati affatto. Il riciclaggio chimico della plastica può tuttavia valorizzare tali flussi di materiali.
• Produzione di materie prime “come nuove”: Le materie plastiche vengono scomposte in monomeri o materie prime chimiche, praticamente identiche alle materie prime fossili. In questo modo è possibile ottenere prodotti di qualità vergine, anche per applicazioni esigenti.
• Ciclo chiuso per le materie plastiche: I materiali che altrimenti verrebbero inceneriti possono essere reimmessi nella catena del valore chimica. Ciò consente di risparmiare risorse e, a lungo termine, di ridurre il fabbisogno di petrolio.
• Potenziale di riduzione delle emissioni di CO₂: A seconda del processo e della fonte energetica, il riciclaggio chimico può migliorare il bilancio di CO₂, soprattutto se si utilizza energia rinnovabile o se sostituisce la combustione (con emissioni da combustibili fossili).

Svantaggi del riciclaggio chimico

Oltre ai suoi vantaggi, il riciclaggio chimico presenta anche notevoli svantaggi e sfide, attualmente oggetto di un acceso dibattito. La maggior parte dei processi (pirolisi, gassificazione, solvolisi) richiede temperature elevate e quindi un elevato consumo di energia. 

I critici lamentano soprattutto gli enormi consumi energetici. La pirolisi avviene a oltre 400 gradi Celsius, la gassificazione a oltre 1.200 gradi. A titolo di confronto: il riciclaggio meccanico richiede solo 200 gradi. Il consumo energetico sarebbe da tre a quattro volte superiore rispetto ai processi meccanici. 

Un altro svantaggio è l'attuale scarso grado di maturità industriale. Molti impianti si trovano ancora in fase pilota o dimostrativa. Ciò è dovuto anche alla complessità, in alcuni casi elevata, degli impianti, la cui costruzione e gestione comportano costi notevoli.

I critici sottolineano inoltre che questi processi vengono talvolta presentati come una soluzione per “qualsiasi tipo di rifiuto plastico”. In realtà, il riciclaggio chimico è utile solo per determinati flussi di materiali. Inoltre, vengono sollevati dubbi sull’effettivo riciclo.

Per quali materie plastiche sono adatti questi processi?

Il riciclaggio chimico è particolarmente indicato per i rifiuti plastici che sono difficili o impossibili da riciclare meccanicamente. In linea di principio, molte materie plastiche possono essere riciclate chimicamente, ma l’idoneità dipende in larga misura dal processo utilizzato e dal grado di contaminazione.

È particolarmente adatto al riciclaggio di rifiuti plastici misti, come miscele di pellicole, materiali compositi e plastiche miste provenienti dai rifiuti domestici. Esistono inoltre applicazioni per i rifiuti di policarbonato (vedi video), polietilene, polipropilene, polistirolo, polietilene tereftalato e poliammidi.

Come ogni innovazione nel campo del riciclaggio, anche i processi chimici hanno i loro limiti. I rifiuti di cloruro di polivinile (PVC) o poliuretano (PUR) possono essere trattati con questi metodi solo in misura limitata. A rendere il tutto particolarmente difficile sono inoltre le materie plastiche ad alte prestazioni molto stabili (ad esempio il PTFE) e i materiali con un elevato contenuto di additivi.

Campi di applicazione e settori

Il riciclaggio chimico è particolarmente interessante per i settori e le applicazioni in cui è necessario materiale riciclato di alta qualità o in cui si producono rifiuti plastici difficilmente riciclabili:

Esempio pratico: risorse preziose dai rifiuti dei pannolini

I pannolini monouso per bambini sono uno degli esempi più evidenti di economia lineare: di norma vengono utilizzati una sola volta e poi inceneriti o smaltiti in discarica, nonostante contengano preziosi tessuti non tessuti e pellicole a base di poliolefine. 

In risposta a ciò, Woosh, un marchio di pannolini a ciclo chiuso con sede in Belgio, Borouge International, fornitore leader a livello mondiale di soluzioni in poliolefine, e BlueAlp, azienda leader nel settore del riciclaggio chimico con un impianto operativo a livello commerciale a Ostenda, in Belgio. Insieme hanno dimostrato che la plastica contenuta nei pannolini per bambini usati può essere recuperata e riciclata chimicamente per ottenere materia prima per nuovi polimeri. 

Il futuro del riciclaggio (chimico)

Il riciclaggio della plastica è fondamentale per gli obiettivi di sostenibilità, in particolare nell’ambito dell’economia circolare delle materie plastiche. Su questo punto l’industria e la politica sono già ampiamente d’accordo: la tecnologia chiave in questo ambito è il riciclaggio meccanico. 

Il riciclaggio chimico può tuttavia rappresentare un’integrazione utile. Fino ad allora, occorre superare ostacoli importanti. Sia le tecnologie in sé che la loro redditività devono essere ulteriormente ottimizzate. Inoltre, sono necessarie approcci di bilancio di massa.

In conclusione: buono a sapersi

Il riciclaggio chimico esiste da decenni. Già negli anni ’70, presso l’Università di Amburgo, i professori Hansjörg Sinn e Walter Kaminsky conducevano ricerche nel campo della pirolisi a letto fluido. Nel processo di Amburgo da loro sviluppato, la plastica viene decomposta in un reattore a letto fluido a temperature comprese tra 300 °C e 900 °C in assenza di ossigeno.