Con la Direttiva SUP la Commissione Europea ha emanato le linee guida per contrastare l’utilizzo delle plastiche monouso che, quando indebitamente disperse nell’ambiente, finiscono per inquinare i mari. Da questo punto di vista, il problema – come sostiene l’industria delle materie plastiche – non è il materiale ma la cattiva gestione del post consumo. L’UE però ha però deciso di intervenire a monte, vietando l’immissione sul mercato di alcuni prodotti usa e getta, limitandone altri e spingendo sulla plastica riciclata, escludendo – almeno al momento – le bioplastiche, materiali su cui nell’ultimo decennio l’Italia ha puntato molto. È la scelta giusta?

Anni di campagne condotte al grido di “plastic free” hanno confuso l’opinione pubblica, demonizzando i polimeri tradizionali in favore di quelli bio nonostante gli stessi produttori di bioplastiche abbiano più volte rimarcato che i loro prodotti non sono la soluzione, sottolineando le problematiche connesse al fine vita dei manufatti. Come possiamo dunque rispondere in modo oggettivo e rigoroso alla tipica domanda lapidaria “Inquina di più la plastica o la bioplastica?”. Ritengo che l’unica risposta oggettiva e rigorosa nasca dall’approccio scientifico, in questo caso supportato da analisi del ciclo di vita dei diversi manufatti e non dei materiali tal quali. E, fortunatamente, la diffusione degli strumenti di Life Cycle Assessment (LCA) è in aumento tra gli addetti ai lavori.

Uno studio di meta-analisi dedicato alle bottiglie

Uno degli oggetti più analizzati tramite studi LCA è la bottiglia in plastica monouso, spesso utilizzata come “case history” per mostrare, a livello didattico, le potenzialità di questo tipo di analisi. La bottiglia sarà l’argomento di discussione anche nel presente articolo, prendendo spunto dallo studio di meta-analisi “Single-use plastic bottles and their alternatives” condotto dall’IVL Swedish Environmental Research Institute AB per conto dell’UNEP (United Nations Environmental Programme) e pubblicato nel 2020.

La ricerca prende in esame sette pubblicazioni dedicate a tre tipi di confronti:
• bottiglie monouso in PLA, PET vergine, PET riciclato e PET bio-based;
• bottiglie monouso e riutilizzabili ottenute con diversi materiali;
• bottiglie monouso in plastica e sistemi per la distribuzione di acqua potabile che non prevedono l’impiego di bottiglie.

Poiché la trattazione è molto approfondita e presenta numerosi risvolti, ci soffermeremo esclusivamente sul confronto tra i diversi tipi di bottiglie usa e getta. Una premessa doverosa, che vale in realtà per tutti gli LCA in cui si confrontano tecnologie consolidate e nuove, è che gli impatti di queste ultime sono generalmente superiori (spesso anche molto) di quanto non saranno quando avranno raggiunto una certa maturità, e quindi saranno state ottimizzate. In parecchi casi, infatti, non sono ancora state create economie di scala, reti di produzione, distribuzione e smaltimento adeguate, e pertanto l’impatto attuale verrà sicuramente risolto con il passare degli anni. Lo studio precisa tutti questi aspetti, formulando previsioni per un futuro in cui alcune fonti “bio” avranno un impatto inferiore a oggi.

Che cos’è la meta-analisi?
È un complesso approccio basato su una serie di metodi matematico-statistici volti a integrare i risultati ottenuti da numerosi lavori in un indice quantitativo univoco che permetta di trarre conclusioni più robuste e generalizzabili rispetto a quelle ottenute da ogni singolo studio. In breve, uno strumento di valutazione molto potente.

Bottiglie in PET da fonti fossili, bio-based e da riciclo

Il confronto tra bottiglie realizzate con diversi tipi di PET si basa su un articolo pubblicato nel 2018 da Benavides et al. [1]. L’analisi prende in esame bottiglie monouso da mezzo litro prodotte e consumate negli USA ottenute impiegando PET tradizionale, PET 100% bio-based, PET riciclato o PET bio e vergine miscelati in diverse proporzioni (tabella 1). Lo studio, strutturato come un LCA “cradle-to-gate”, considera tre categorie di impatto ambientale: il cambiamento climatico, l’uso di fonti fossili e il consumo di acqua.

1 Tabella riassuntiva dello studio LCA che confronta l’impatto ambientale di bottiglie in PET di origine fossile, PET riciclato e PET biobased (Benavides et al. [1]). Colori di impatto: verde = migliore, arancione = peggiore, azzurro = intermedio
Dai risultati emerge che l’impatto climatico si riduce drasticamente quando si utilizza PET completamente bio-based, mentre diminuisce dell’82% quando il bioPET è ottenuto da acido tereftalico (TPA) prodotto impiegando isobutanolo come intermedio (la tecnologia oggi più sviluppata per produrre il bioTPA). L’impiego di fonti fossili scende quando si utilizza il bioPET, ma – e forse è una piccola sorpresa – la bottiglia che ottiene la performance migliore, con un risparmio del 59% di fonti fossili, è composta per il 65% da bioPET e il 35% da PET riciclato. Il consumo di acqua è invece drasticamente maggiore per le bottiglie parzialmente o completamente in bioPET, con un valore superiore a quello del PET tradizionale che oscilla dal 152% al 489% (100% bio). Diventa quindi evidente che sostituendo il PET vergine con il bio-based si ottiene un miglioramento dell’impatto climatico e del consumo di risorse fossili, a fronte di un peggioramento del consumo di acqua. È doveroso però precisare che lo studio, seguendo un approccio “cradle to gate”, non considera diversi impatti tra cui, ad esempio, quelli relativi all’utilizzo di terreni coltivati per ottenere bioPET (che saranno invece considerati nello studio riportato nel paragrafo successivo), e che gli impatti delle tecnologie per produrre il bioPET diminuiranno nel futuro, quando saranno ottimizzate e scalate, e questo vale soprattutto per il TPA ottenuto per fermentazione diretta da zuccheri.

Bottiglie in PET da fonti fossili e rinnovabili

Nell’articolo pubblicato nel 2016 da Chen et al. [2], sempre relativo alla realtà degli USA, viene confrontato l’impatto di bottiglie in bioPET ottenute da diverse fonti lignocellulosiche – in particolare mais, pànico verga (erba molto comune nelle praterie degli Stati Uniti), grano e legno –, di bottiglie in PET tradizionale e realizzate con miscele di PET e bioPET. Si tratta di uno studio “cradle to gate”, come quello precedentemente illustrato, dal quale però si differenzia perché il focus è sui diversi tipi di fonti rinnovabili utilizzate e perché valuta gli impatti ambientali ottenuti sia quando si escludono, sia quando si includono i cosiddetti impatti evitati.

Che cosa sono gli impatti evitati?
In molti casi uno studio LCA non deve basarsi solo sull’analisi delle risorse utilizzate per produrre un bene, ma anche degli impatti evitati grazie a una nuova tecnologia. Se, ad esempio, si utilizza come materia prima un materiale – o rifiuto – conferito a incenerimento si riduce l’impatto ambientale legato a questo aspetto. D’altro canto, evitando l’incenerimento – che fornisce energia – si genera un impatto negativo a livello energetico. Questo tipo di valutazioni è estremamente complesso e rappresenta uno dei punti principali sui quali viene valutato un LCA ben eseguito, nel quale sono molto chiari gli impatti considerati (e come) e quelli che non lo sono, per fornire al lettore un quadro ben definito dello studio operato e dei suoi confini.

Vengono considerate molte categorie di impatto, che spaziano dalle più “tradizionali”, come i cambiamenti climatici e il consumo di fonti fossili, ad altre solitamente meno studiate, come l’acidificazione e l’eutrofizzazione, la produzione di fumo e particolato o l’assottigliamento della fascia di ozono (tabella 2).

2 Tabella riassuntiva dello studio LCA che confronta l’impatto ambientale di bottiglie in PET di origine fossile, PET biobased e composte da una miscela di entrambi (Chen et al. [2]). Colori di impatto: verde = migliore, arancione = peggiore, azzurro = intermedio
Dall’analisi emerge che l’impatto ambientale del PET da fonti fossili risulta migliore di quello del bioPET in quasi tutte le categorie considerate; le uniche eccezioni rilevate riguardano il bioPET ottenuto al 70% da scarti del mais e al 30% da pànico verga. Solo i bioPET prodotti per il 70% da legno e il 30% da mais o da pànico sono più favorevoli dal punto di vista dell’impatto sul clima e dell’uso di risorse da fonti fossili. Il risultato ottenuto da Chen può sembrare sorprendente, ma di fatto non lo è se consideriamo il perimetro entro il quale è stato condotto l’LCA, che prende in esame fonti di materia prima di natura organica molto diverse tra loro. Ad esempio, l’acido tereftalico ottenuto dal legno ha un impatto inferiore rispetto a quello ricavato dal mais, indipendentemente dal fatto che vengano contemplati o meno gli impatti non evitati. La scelta dei feedstock da cui ottenere etilene glicole (EG) non ha un impatto significativo sui risultati, principalmente perché costituisce una quota minore del PET (formato da circa il 70% TPA e il 30% di EG). Il problema principale del bioPET, infatti, è l’energia necessaria per le operazioni agricole, ovvero la coltivazione e la raccolta della materia prima, e per la produzione degli agenti chimici utilizzati.

Anche in questo caso, come per lo studio di Benavides, gli autori sostengono che gli impatti del bioPET sono destinati a diminuire drasticamente negli anni (un po’ come è accaduto per le raffinerie tradizionali nei decenni passati) grazie alla progressiva ottimizzazione dei processi di bioraffinazione.

Bottiglie in PET e in PLA

L’ultimo studio presentato, pubblicato da Papong et al. [3] nel 2014, raffronta l’impatto di bottiglie ottenute impiegando PET da fonti fossili e PLA derivato da radici di manioca (cassava). La ricerca si riferisce alla realtà thailandese e considera l’impatto sul clima, l’uso di fonti fossili, l’acidificazione, l’eutrofizzazione e la tossicità per l’uomo. L’aspetto interessante è che gli autori non si limitano a prendere in esame lo scenario attuale, ma forniscono alcuni spunti per migliorare la produzione e sottolineano quali operazioni di fine vita preferire. Lo studio confronta l’impatto di 1.000 bottiglie da 0,25 litri in PET e in PLA considerando tre diversi scenari di produzione del PLA, un caso “base” e due con opzioni di miglioramento future, sette possibili scenari di fine vita delle bottiglie in PLA e tre delle bottiglie in PET. Le comparazioni tra scenari sono realizzate con diversi limiti di sistema e indicatori.

3 Tabella riassuntiva dello studio LCA che confronta l’impatto ambientale di bottiglie in PET di origine fossile e PLA (Papong et al. [3]). Colori di impatto: verde = migliore, arancione = peggiore, azzurro = intermedio
Secondo le valutazioni dei ricercatori (tabella 3), in uno scenario cradle-to-gate, cioè che non comprende la gestione del fine vita, il PLA risulta in prospettiva, ovvero in uno scenario di miglioramento delle tecnologie, il migliore per l’impatto sul clima, l’uso di fonti fossili e la tossicità per l’uomo, mentre il PET da fonti fossili presenta sempre prestazioni migliori in termini di acidificazione ed eutrofizzazione.

4 Tabella riassuntiva dello studio LCA che confronta sette scenari di fine vita delle bottiglie in PLA e tre scenari di fine vita delle bottiglie in PET (Papong et al. [3]). Colori di impatto: verde = migliore, arancione = peggiore, azzurro = intermedio
In un approccio cradle-to-grave (tabella 4), le bottiglie in PLA presentano i peggiori indicatori nel conferimento in discarica senza recupero di energia, a causa dell’emissione di metano durante la decomposizione anaerobica del materiale; in questo scenario il PLA risulta dal 30% al 100% più impattante rispetto al PET. Il peggior fine vita per le bottiglie in PET è il conferimento in discarica, anche con recupero di energia che in questo caso determina un aumento del suo impatto sull’ambiente del 50%. La strategia migliore, pertanto, è il riciclo meccanico delle bottiglie in PET (non viene contemplato il riciclo meccanico del PLA), risultato che conferma come il mantra dell’economia circolare abbia senso anche oggettivamente. In prospettiva futura, ovvero considerando possibili miglioramenti nella filiera di produzione dell’acido polilattico, l’incenerimento delle bottiglie in PLA con recupero dell’energia generata risulta l’opzione migliore. Si noti che il compostaggio non si rivela mai l’opzione più favorevole per l’ambiente, sempre considerando l’articolo e la realtà thailandese (che, lo ammettiamo, non conosciamo in modo approfondito).

Una risposta difficile

I risultati delle analisi discusse non riescono a rispondere in modo assoluto e inequivocabile alla domanda “la bioplastica inquina meno della plastica tradizionale?”. Il lettore ne se sarà sorpreso – o forse deluso –, ma affinando ulteriormente gli studi LCA sicuramente in un futuro non lontano si riuscirà a trarre conclusioni più precise.

Tenendo conto delle numerose sfaccettature del termine “bioplastica” – dal tipo di polimero alla natura della fonte da cui deriva –, gli studi LCA riportati nel report UNEP sembrano indicare che il PET di origine fossile non è il materiale peggiore con cui produrre bottiglie monouso, soprattutto in considerazione della possibilità di un efficiente riciclo meccanico del post consumo. È pur vero, però, che tutti gli studi considerati concordano nel ritenere molto promettenti le tecnologie di produzione del bioPET o la fabbricazione di bottiglie in bioplastica, soprattutto in vista dell’ottimizzazione futura dei processi. Insomma, il concetto sembrerebbe essere “it’s a long way to the top”: l’impatto ambientale sta diminuendo e continuerà a farlo, ma serviranno sforzi notevoli in tutte le direzioni.

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