Sviluppo sostenibile significa garantire i bisogni delle generazioni attuali senza compromettere le possibilità di sviluppo di quelle future. Nel settore del packaging si traduce, ad esempio, nella scelta di materiali riciclabili, biodegradabili, o provenienti dal riciclo dei rifiuti, nella riduzione del peso delle confezioni, nello sviluppo di tecnologie più efficienti in termini di utilizzo di risorse energetiche. Tutti aspetti che i materiali polimerici sono sicuramente in grado di soddisfare, stando a quanto è emerso al convegno organizzato da SPE - Society of Plastics Engineers Italia in occasione dell'ultima edizione di Plast a Milano.

Secondo Roberto Frassine del Politecnico di Torino, nessun altro materiale ha lo stesso potenziale di integrazione di proprietà multifunzionali non solo strutturali (meccaniche) ma anche termiche, ottiche, elettriche, di trasporto ecc.. Ecco perché il relatore ha definito la plastica come il vero materiale del XXI secolo, in grado di offrire soluzioni eco-compatibili molto efficaci e talvolta uniche.

«Già da anni - ha raccontato - l’industria chimica e i produttori di materie plastiche hanno attivato importanti programmi per promuovere le politiche dello sviluppo sostenibile, come ad esempio l’attuazione del protocollo di Kyoto e il programma Responsible Care. Essi inoltre aderiscono al programma Sustainable Development Strategy dell’Unione Europea. Tutte queste azioni “di sistema” mirano a ridurre l’impiego delle risorse e l’incidenza sull’ambiente delle attività produttive pur avendo come obiettivo il mantenimento dello sviluppo sociale. Le materie plastiche hanno migliorato significativamente la qualità della vita per buona parte della popolazione mondiale. Uno studio condotto presso l’Università di Vienna (Gua) ha concluso che il 25% delle applicazioni della plastica non potrebbe essere realizzato con nessun altro materiale e che, se la plastica non fosse più utilizzata, l’aumento dei consumi di petrolio nella sola Europa occidentale sarebbe pari all’energia prodotta da 10 centrali nucleari da 1.000 MW ciascuna».

Ancorché un mercato di nicchia, valutato attorno allo 0,3-0,4% del consumo totale di materie plastiche, accanto ai polimeri tradizionali si stanno imponendo i biopolimeri i quali, stando alla definizione data dalla European Bioplastics Association, comprendono sia i polimeri biodegradabili, indipendentemente dalla loro origine (rinnovabile o fossile), sia i polimeri ottenuti da materie prime rinnovabili, indipendentemente dal fatto che siano o no biodegradabili.

«Recentemente si è registrato un notevole cambiamento nelle linee di sviluppo dei biopolimeri. Ci si è resi conto che fattori come prezzo, supporto politico e legislativo, processi di compostaggio, non sono più sufficienti - ha osservato Antonio Casale del consorzio Proplast -. Per permettere ai biopolimeri di uscire da un settore di nicchia è necessario ampliare le applicazioni industriali estendendone l’uso alla realizzazione di beni durevoli e applicazioni ingegneristiche». Rimanendo nel settore tradizionale dell’imballaggio, si stanno sviluppando nuovi processi come quelli di "extrusion coating" ed "extrusion lamination" e nuovi additivi, come i "chain extender" che consentono di aumentare la melt strength del PLA per la produzione di schiume a più bassa densità.

«Questi materiali, oggi, sono in grado di rispondere alle esigenze ambientali, ma presentano ancora delle limitazioni per quando riguarda le caratteristiche di resistenza termica, lavorabilità, barriera, proprietà meccaniche - ha detto Casale -. Attualmente, più che sull'introduzione di nuovi biopolimeri, l'interesse del settore si è spostato verso l'ottimizzazione di quelli esistenti attraverso additivazioni, compounding, copolimerizzazione, ecc.. Sono quindi allo studio "bioadditivi", cioè additivi da fonte naturale, e di biofibre rinforzanti ». Al momento il Consorzio Proplast è impegnato in una indagine su tutti gli additivi disponibili per i biopolimeri.

Moreno Carvani, sempre di Proplast, ha proposto alcune soluzioni per migliorare l’impatto ambientale dei più comuni processi di trasformazione:

• riduzione dei consumi energetici;
• riduzione degli scarti e delle non conformità;
• riduzione di alcuni step produttivi attraverso l'unione di più processi in un’unica sequenza.

Il relatore è convinto che la maggior parte dei trasformatori potrebbe facilmente ridurre i costi energetici e aumentare i profitti attraverso semplici buone pratiche di gestione energetica. Nello stampaggio a iniezione, ad esempio, utilizzando presse di nuova generazione è possibile ridurre i costi di oltre il 3%. Per determinate applicazioni si possono ridurre i costi energetici anche utilizzando presse completamente elettriche, vantaggiose per il loro “whole life cost” (costo iniziale + costi operativi).

Nel processo di estrusione, nel quale il 40% dei costi energetici è dovuto ai motori elettrici (dopo mille ore di utilizzo il costo energetico ha superato il suo costo di acquisto!), variare la velocità del motore (possibile con i motori “variable speed drives”, VSDs) in funzione delle diverse esigenze del processo porterebbe a un risparmio energetico. Anche l'impiego di deumidificatori dotati di sistema per il recupero di calore permette un risparmio energetico, considerando che la deumidificazione è un processo che utilizza grandi quantità di energia. «Il costo energetico influisce relativamente poco sul costo totale di un processo, però è un costo “variabile”, che deve essere tenuto sottocontrollo e può essere minimizzato affinché incida sempre meno sul costo processo - ha concluso il relatore -. Per avere un processo a “basso impatto ambientale” è quindi necessario ottimizzare l’intero processo di produzione e individuare soluzioni tecnologiche a maggior efficienza.»

Giulio Colli della Bandera ha presentato il processo brevettato dalla sua azienda per l'estrusione diretta della foglia PET con estrusore bivite corotante. Rispetto alla tecnologia convenzionale dell'estrusione con monovite, non è necessario il pretrattamento della materia prima e questo consente un risparmio energetico che arriva fino al 35%. L'impianto con estrusore bivite corotante è versatile e consente di processare altri materiali utilizzati nell’imballo di alimenti, quali PP, PS, PLA, oltre a materiali riciclati da post-consumo di bottiglie ("flakes") o da post-termoformatura. Tra gli sviluppi più recenti citati dall'ingegnere, vi è l’estrusione di PET semi-espanso con bivite corotante Bandera di nuova generazione (52 L/D) mediante procedimento fisico a iniezione di gas anziché il tradizionale procedimento chimico che richiede l'utilizzo di agenti espandenti costosi e materiale esclusivamente vergine (foto 3).

La possibilità di applicare la tecnologia di estrusione con bivite corotante al riciclaggio della plastica è stato l'oggetto dell'intervento di Corrado Moneta di ICMA San Giorgio. A differenza dell’estrusore monovite, l’estrusore bivite corotante è in grado di fornire un'elevata qualità di miscelazione, come richiesto soprattutto nel caso delle plastiche provenienti dal riciclo. Grazie alla modularità della vite, composta da una sequenza ben definita di elementi di trasporto ed elementi miscelanti (kneading), illustrati nella foto 4, con l'estrusore bivite corotante è possibile calibrare in modo accurato l’intensità degli sforzi di taglio e allungamento necessari alla miscelazione. Un altro punto chiave nel processo di riciclo è la fase di degasaggio, dato che essa consente di estrarre tutte le particelle volatili presenti nel materiale di partenza e quelle sviluppatesi durante il processo di estrusione. Mentre in una linea tradizionale di estrusione/compounding viene installato un unico punto di degasaggio, in un processo di materiali riciclati si prevedono 2 o più punti di estrazione di sostanze volatili.

«In un processo di materiali plastici riciclati è d’obbligo la flessibilità del macchinario utilizzato - ha concluso l'esperto di ICMA San Giorgio -. L’impiego di materiali plastici di varia natura e i differenti gradi di viscosità disponibili sul mercato impongono la possibilità di modificare facilmente la configurazione dell’estrusore e le condizioni operative impostate. L’estrusore bivite co-rotante rappresenta la soluzione più flessibile disponibile sul mercato sia in termini di riconfigurabilità che di possibilità di “giocare” con le condizioni di funzionamento».