Dopo bio e riciclate, le plastiche diventano bio-attributed

Con la crescita della domanda di materie plastiche più sostenibili, siano esse riciclate o biobased, si pone il problema di garantirne l’autenticità onde evitare l’accusa di green-washing, che nel caso di prodotti di largo consumo può causare danni reputazionali di vasta portata. Quando una plastica viene prodotta utilizzando materiale riciclato per via meccanica o materie prime rinnovabili, interamente o parzialmente, validarne la composizione e la natura green può essere relativamente semplice, al netto di eventuali additivi, modificanti o pigmenti aggiunti in fase di compounding. Se però l’apporto di feedstock biobased o di materiali rigenerati non è così evidente, come nel caso del riciclo chimico, o il materiale che si ottiene al termine del processo non differisce da quello prodotto con materie prime fossili, dimostrare il beneficio ambientale può rivelarsi complicato se non addirittura impossibile.

Approccio mass balance

Il tema, non nuovo, sta tornando di attualità – e non solo sotto il profilo teorico – con lo sviluppo del riciclo chimico: una volta trasformati i polimeri presenti nei rifiuti nei monomeri di partenza (depolimerizzazione) o in composti più elementari come oli di pirolisi o syngas, questi perdono la loro natura rigenerata nel momento in cui vengono reimmessi nel ciclo produttivo a livello di polimerizzazione o di cracking. Miscelati con monomeri o materie prime convenzionali, originano polimeri che non differiscono per caratteristiche o prestazioni da quelli ottenuti da processi petrolchimici. Lo stesso vale per un polimero come il polietilene quando l’etilene ottenuto da cracking di nafta o gas viene sostituito o miscelato con etilene ricavato da bioetanolo.

In questi casi, torna utile la certificazione di un ente terzo che attesti l’effettivo impiego di materie prime rinnovabili o da riciclo chimico lungo l’intero processo. Per determinare quanto polimero può vantare una genealogia verde, quando gli impianti produttivi non sono fisicamente distinti, si può utilizzare il bilancio di massa o mass balance. Ellen MacArthur Foundation definisce il mass balance un metodo per abbinare (match) l’output (ovvero prodotti con contenuto riciclato o biobased) con gli input (quantità di materia prima riciclata o rinnovabile) all’interno di un sistema definito in un determinato periodo di tempo, di solito un anno.

Come funziona il bilancio di massa?
Il calcolo del bilancio di massa avviene in tre fasi e parte dal prodotto che si vuole certificare. Per prima cosa si calcola l’esatto ammontare, in tonnellate, di feedstock fossili che servono alla produzione di una tonnellata di materiale. In seguito, si determinano i volumi di materie prime biobased (o riciclate) necessarie per sostituire ogni materia prima fossile impiegata nel processo. Quindi si bilanciano i flussi in termini spaziali (asset) e temporali (periodo considerato) per poter assegnare ai diversi lotti l’esatta quantità di materie prime biobased o rigenerate. I metodi di assegnazione possono essere diversi, secondo il grado di interconnessione degli impianti, l’importante è che alla fine i conti tornino.

PVC bio-attributed

È più facile da spiegare con un esempio. Consideriamo il primo PVC bio-attributed mediante bilancio di massa introdotto alla fine dell’anno scorso da Inovyn, la società del gruppo Ineos attiva nella filiera del clorosoda. Questa resina, commercializzata con il marchio Biovyn, non differisce dal PVC tradizionale, ma l’etilene utilizzato per sintetizzare il dicloroetano (DCE) – uno dei suoi componenti principali – viene prodotto in cracking impiegando anche (ma non solo) biomassa proveniente dalla lavorazione del legno. In questo caso, il cloruro di vinile (CVM), il monomero del PVC, viene prodotto nel sito di Rheinberg (Germania), ma l’etilene arriva dallo steam cracker Ineos di Colonia, via pipeline. Nella fattispecie, partendo da residui di pasta di carta, UPM Biofuels produce nella bioraffineria di Lappeenranta (Finlandia) tallolio grezzo, un olio vegetale che può sostituire la nafta nei processi di cracking. Il problema che si pone è il seguente: come posso essere sicuro che la resina che sto acquistando è veramente prodotta con etilene da biomassa? In realtà, non è importante sapere se quello specifico lotto è stato effettivamente prodotto con bioetilene: potrebbe non esserlo – e spesso non lo è – e il materiale venduto egualmente come Biovyn. Per questa ragione si parla di PVC bio-attributed e non biobased. È però fondamentale che il volume totale di PVC bio-attributed prodotto corrisponda a una quantità equivalente di materie prime biobased utilizzate nel cracking. Il conto dare/avere è chiamato mass balance e viene comprovato da società di certificazione, in questo caso The Roundtable on Sustainable Biomaterials (RSB), che verificano la quantità di feedstock rinnovabile immessa nel processo, anche in fasi diverse, e attribuiscono, sulla base di criteri di conversione che tengono conto della composizione chimica di input e output, l’esatta quantità di Biovyn che può essere messo sul mercato.

I conti devono tornare

Il metodo è semplice, almeno sulla carta. La difficoltà consiste nel seguire il flusso delle materie prime nei complessi processi dell’industria chimica, non sempre connessi fisicamente, fino ad arrivare al prodotto finito, attribuendo a questo la corretta quantità di feedstock biobased o rigenerato. In seguito, è necessario verificare che sul mercato non venga immessa una quantità maggiore di prodotto rispetto a quello certificato, dato che sono fisicamente e chimicamente indistinguibili l’uno dall’altro.

A questo punto – se i conti tornano – il cliente (la prima a utilizzare Biovyn è stata Tarkett per una nuova linea di pavimentazioni viniliche a basso impatto ambientale) può giustamente vantare il minor impatto ambientale del suo prodotto. Da notare che la resina bio-attributed non differisce da quella standard per durabilità, flessibilità e riciclabilità, rispondendo ai criteri prestazionali e qualitativi richiesti. Secondo Inovyn, l’utilizzo di etilene biobased rispetto a quello di origine fossile comporta una riduzione del 90% delle emissioni climalteranti. Per i produttori di materie plastiche i vantaggi sono molteplici: non servono impianti dedicati e la produzione può essere incrementata in modo discreto e facilmente allocata tra resina tradizionale e bio-attributed operando a monte, a livello di cracker. Lo stesso etilene bio-attributed, ad esempio, può essere distribuito su diverse linee di prodotto o, anche, su polimeri differenti. Per restare al gruppo Ineos, l’etilene bio-attributed prodotto a Colonia sarà presto utilizzato anche dalla divisione Olefins & Polymers per sintetizzare poliolefine.

Con un approccio simile, Vynova ha introdotto in portafoglio una serie di PVC bio-attributed utilizzando l’etilene proveniente dal cracker Sabic di Geleen (Olanda) nell’ambito del programma Trucircle. In questo caso il bilancio di massa è certificato da Meo Carbon Solutions attraverso lo schema ISCC Plus. Vynova ha intenzione di fornire PVC bio-attributed per applicazioni rigide e flessibili, in diverse gradazioni K, utilizzando gli impianti di Beek (Olanda) e di Mazingarbe (Francia).

EPS e PP con bilancio di massa

Alla fine dell’anno scorso, BASF ha annunciato lo sviluppo di gradi EPS bio-attributed per applicazioni di isolamento, Neopor BMB (acronimo di BioMass Balance), con un contenuto di rinnovabili proveniente da bio-nafta o biogas, secondo un approccio mass balance certificato da REDcert. La prima a utilizzare questo materiale è stata la società mantovana L’Isolante per i pannelli Reverso, destinati all’isolamento a cappotto degli edifici, con una prima applicazione su due condomini in provincia di Bologna (3.000 metri quadrati). Anche in questo caso, il materiale non differisce nella sua composizione chimica e nelle prestazioni fisico-meccaniche dal Neopor standard, ma l’impronta di CO2 risulta inferiore di circa il 90%. Oltre a Neopor BMB, nella gamma di resine stireniche con certificazione BioMass Balance, BASF propone anche gradi Styropor BMB (EPS senza grafite) e Styrodur BMB (XPS). Inoltre, già da qualche anno commercializza una linea di poliammidi in versione BioMass Balance, contraddistinte dal marchio Ultramid MB. Da pochi mesi si può avere anche polipropilene bio-attributed. Ha iniziato a produrlo alla fine dell’anno scorso l’austriaca Borealis negli impianti di Kallo e Beringen, in Belgio, utilizzando propilene ricavato da bio-propano prodotto da Neste con processo proprietario Nexbtl. La quota di risorse rinnovabili destinata alla produzione di polipropilene biobased è tracciata e certificata mass balance da International Sustainability and Carbon Certification (ISCC) con lo schema ISCC Plus. La linea di polipropilene da risorse rinnovabili è inserita nella piattaforma dedicata all’economia circolare di Borealis, battezzata Everminds, che comprende anche le poliolefine riciclate di elevata qualità e tracciabilità Borcycle, presentate all’ultimo K2019.

Interessata all’approccio mass balance è anche DSM, che sta introducendo sul mercato gradi bio-attributed nelle serie Arnitel (copoliesteri termoplastici) e Stanyl (poliammide alifatica). Questo è uno degli approcci seguiti dal gruppo chimico olandese per conseguire l’obiettivo ambientale fissato al 2030, vale a dire poter proporre un’alternativa biobased o da riciclo (con un contenuto pari almeno al 25% in entrambi i casi) per tutti i tecnopolimeri e materiali nel suo portafoglio.

Anche da riciclo chimico

Si può utilizzare lo stesso metodo per produrre materie plastiche con “contenuto riciclato attribuito” partendo da feedstock ottenuti da riciclo chimico di rifiuti plastici, come oli di pirolisi o syngas, in mix con quelli petrolchimici. Lo sta facendo Sabic, che identifica queste resine come “certified circular polymers”, ovvero polimeri circolari certificati. Utilizzando oli di pirolisi (Taccoil) forniti dalla britannica Plastic Energy, nel cracker olandese di Geelen viene prodotto prima etilene e da questo poliolefine (polietilene e polipropilene) destinate a impieghi diversi. Per ora il processo avviene con volumi ridotti, ma Plastic Energy e Sabic hanno in programma di passare su scala commerciale, realizzando un nuovo impianto di conversione termochimica in assenza di ossigeno, che sarà avviato l’anno prossimo in Olanda, capace di trattare frazioni miste o contaminate dei rifiuti plastici indifferenziati, altrimenti destinate a discarica o incenerimento. Anche in questo caso, l’intero processo sarà tracciato e il bilancio di massa certificato con schema ISCC plus per garantire la massima trasparenza. Tra le prime aziende a sperimentare il circuito si è candidata Avery Dennison, che utilizzerà il polipropilene “certified circular polymers” per estrudere film BOPP destinato al frontale di una nuova linea di etichette per imballaggio.

 

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