Plastica

La plastica è il materiale che diventa rifiuto con il quale è più difficile confrontarsi, questo perché non esiste una plastica ma sarebbe più corretto parlare di diverse plastiche.

Proposta operativa

Coinvolgi gli studenti chiedendo loro di elencare tutti gli oggetti in plastica che gli vengono in mente dal momento in cui si svegliano la mattina e scriveteli sulla lavagna

 

Caratteristiche

Plastica è il termine comunemente usato per indicare un'ampia serie di materiali sintetici o semisintetici usati in una vasta e crescente gamma di applicazioni, che vanno dal settore degli imballaggi a quello dell'edilizia, delle auto e dei dispositivi medici, a quello dei giocattoli, dell'abbigliamento. Il riferimento è alla malleabilità del materiale, alla sua plasticità durante la produzione, che gli permette di essere fuso, pressato o estruso in una varietà di forme, come pellicole, fibre, lastre, tubi, bottiglie, scatole e molte altre.

Le materie plastiche si dividono in tre categorie:

  • le termoplastiche, che si ammorbidiscono se vengono riscaldate e possono cambiare forma (ad esempio il PE, il PET, il PS e il PP);
  • le termoindurenti, che dopo essere state scaldate e modellate una volta non possono più ammorbidirsi (ad esempio il teflon e vari tipi di resine);
  • gli elastomeri (siano essi termoplastici o termoindurenti), che sono caratterizzati da elevate deformabilità ed elasticità.

Vediamo ora i più comuni tipi di plastica.

 PE - POLIETILENE

È il polimero che utilizziamo di più nella vita quotidiana e costituisce il 40% della produzione mondiale di plastica. In altre parole, circa la metà degli oggetti prodotti in quella che genericamente chiamiamo "plastica" è realizzata in polietilene.

Questo materiale ha una struttura molto semplice, la più semplice di tutti i polimeri. La molecola di polietilene non è altro che una lunga catena di atomi di carbonio, con due atomi di idrogeno attaccati a ciascun atomo di carbonio.

Può diventare un sacchetto, una bottiglia e un flacone per detergenti, un giocattolo, una pellicola per alimenti o tanti altri imballaggi.

PP - POLIPROPILENE

È un polimero caratterizzato da una struttura simile a quella del polietilene, solo che ha un gruppo metilico (CH3) su ogni atomo di carbonio della catena principale.

È utilizzato per tanti usi diversi: dagli oggetti per l’arredamento ai contenitori per alimenti, dai flaconi per detersivi e prodotti per l’igiene personale alla moquette, ai mobili da giardino.

PVC - CLORURO DI POLIVINILE

È utilizzato in particolare per la produzione dei tubi. Si trova anche tra i muri di casa, nelle porte, nelle finestre o nelle piastrelle e nei rivestimenti delle carte di credito.

Per il basso costo delle materie prime e per la sua grande versatilità è una delle materie plastiche più diffuse. Può essere impiegato da solo o con l'aggiunta di altri materiali per realizzare, ad esempio, tubi e telai di finestre e tapparelle, vaschette per le uova e pellicole ma anche guanti, stivali, giocattoli, finte pelli e parti di automobili.

PET - POLIETILENTEREFTALATO

Grazie alle sue caratteristiche di trasparenza e brillantezza, alla buona resistenza termica e chimica, può essere trasformato in oggetti dalle superfici dure e lucide, come le bottiglie delle bibite e dell’acqua minerale, ma anche in fibre sintetiche, nastri audio e video e tanto altro ancora.

PS - POLISTIRENE

Chiamato anche polistirolo, è, dopo il polietilene, il materiale plastico che più utilizziamo nella vita quotidiana. Rigido ed economico, il polistirolo si può trasformare in vaschette per alimenti, posate, piatti e tappi. Spesso si trova come polistirolo espanso: si presenta sotto forma di schiuma bianca leggerissima, spesso modellata in piccole sfere, e viene utilizzato nell'imballaggio e nell'isolamento termico.

Tra le materie plastiche che ritrovi nella vita quotidiana, ma che non vengono in genere utilizzate per gli imballaggi, ci sono anche il poliuretano (PUR) e il policarbonato (PC).

Il poliuretano è il materiale plastico più versatile. Può esistere in due forme, “espanso” oppure “compatto”,e viene utilizzato per produrre pannelli isolanti per l’edilizia, elettrodomestici, alcune parti dell’automobile, vernici per metallo e legno, attrezzature sportive e calzature, imbottiture e moltissimo altro ancora.

Il policarbonato, per le sue proprietà meccaniche, come l’allungamento, la resistenza all'urto e alla flessione e per la sua elevata tenacità, viene utilizzato per infinite applicazioni: nel ottica per le lenti degli occhiali, nell’elettronica per i computer e per i cd, nel campo delle costruzioni per coperture trasparenti, nel settore dei trasporti per i caschi e per le coperture dei fanali.

Sicuramente tra gli abiti che indossiamo qualcosa è realizzato in fibre sintetiche. Anche le fibre sintetiche sono materie plastiche: sono ottenute da composti chimici di sintesi derivati dal petrolio e ridotti in filamenti più o meno lunghi. Ma quali sono le più conosciute?

Ad esempio il nylon e la lycra, utilizzati per calze, collant e costumi da bagno, il pile, ottenuto da plastica riciclata per realizzare maglioni e pellicce ecologiche, l’acrilico, simile alla lana ma molto meno delicato, e la microfibra, una fibra sintetica superleggera.

Curiosità

Nella medicina le materie plastiche hanno permesso non solo di aumentare l’igiene e la sicurezza, ma anche di fare grandi passi avanti nello sviluppo della microchirurgia. Sacche per infusione, cannule, tende a ossigeno, pellicole per il confezionamento dei farmaci, fialette, siringhe, inalatori per chi soffre di asma, sono solo alcuni esempi: in tutto il mondo le materie plastiche utilizzate nel campo medico sono quasi 2 milioni di tonnellate!

Curiosità

Il Plexiglass, messo a punto nel 1948 dall'aviazione USA, è la prima plastica trasparente e infrangibile, per questo utilizzata in sostituzione del vetro.

Il Cellophane, invece, è stato inventato nel 1908. Dalla pellicola trasparente al nastro adesivo è il materiale plastico più diffuso al mondo. Dagli anni '70 si è diffuso soprattutto per la conservazione degli alimenti.

In principio fu...

Di solito quando si pensa alla plastica si immagina un materiale sintetico prodotto dall'uomo. In realtà le materie plastiche sono sempre esistite. In natura si trovano molti materiali che sono stati utilizzati nei secoli dall'uomo per le loro caratteristiche di resistenza e malleabilità, come l’ambra, l’avorio, la tartaruga, la lacca e la gomma lacca.

Lo sviluppo delle materie plastiche sintetiche iniziò intorno alla metà del 1800 quando gli scienziati si misero alla ricerca di sostanze che potessero dare risultati simili a quelli dei materiali naturali utilizzati fino a quel momento in alcuni impieghi sempre più richiesti dalle industrie.

Nel 1845 a Basilea C.F. Schoenbein fece reagire la cellulosa sotto forma di cotone con l'acido nitrico. Il risultato fu il Nitrato di cellulosa, un materiale semisintetico con caratteristiche simili all'ambra. Studiando il nitrato di cellulosa nel 1862 l’inglese Alexander Parkes ottenne un nuovo materiale che poteva essere "usato allo stato solido, plastico o fluido, che si presentava di volta in volta rigido come l'avorio, opaco, flessibile, resistente all'acqua, colorabile e si poteva lavorare all'utensile come i metalli, stampare per compressione, laminare". Era nata la Parkesite. Negli stati Uniti, qualche anno dopo, il tipografo John Wesley Hyatt, partendo sempre dal Nitrato di cellulosa, sintetizzò un composto chiamato Celluloide che venne usato nella fabbricazione di svariati tipi di oggetti, dalle dentiere ai colletti per camicia, raggiungendo un notevole successo commerciale.

Nel 1907 venne sintetizzato il primo materiale plastico interamente sintetico: il chimico belga Leo Hendrick Baekeland, utilizzando fenolo e formaldeide ricavati dalla distillazione del carbone, creò la Bakelite. Dura, resistente e con grandi proprietà meccaniche, la Bakelite venne usata per fare interruttori elettrici, telefoni, manici per pentole e padelle e molti altri oggetti.

La vera svolta, però, si ebbe dopo la Prima Guerra Mondiale, quando l'attenzione dei ricercatori si concentrò sul petrolio e sulla possibilità di utilizzarlo per produrre nuove materie plastiche sintetiche. Nacquero così il polistirolo, il polietilene, il polipropilene, il polivinilcloruro e il polietilentereftalato, con i quali si potevano realizzare un numero di prodotti sempre maggiori. Dagli anni ‘70 l’innovazione è proseguita con la creazione di nuovi materiali plastici studiati per far fronte alle molteplici esigenze progettuali. Oggi si producono più di 700 tipi di plastiche diverse che consentono di realizzare un numero elevatissimo di prodotti per uso quotidiano.

Curiosità

Il NITRATO di CELLULOSA, chiamato anche fulmicotone, venne utilizzato anche come esplosivo. Sostituì ben presto la comune polvere da sparo come carica esplosiva nelle munizioni per fucili e artiglieria. Funzionava così bene che nella Prima Guerra Mondiale si stima siano morti quasi dieci milioni di persone in soli quattro anni.

Curiosità

E' stato calcolato che l’invenzione della CELLULOIDE abbia salvato la vita a circa 12.000 elefanti.La celluloide venne scoperta grazie a un bando di concorso promosso da una ditta di New York, produttrice di palle da biliardo, che mise in palio 10.000 dollari per chi avesse trovato un sostituto soddisfacente dell’avorio.

Curiosità

Il POLIPROPILENE, noto più comunemente col nome moplen, fu scoperto dall’Italiano Giulio Nattache per questo, nel 1963, ottenne il premio Nobel per la chimica.

Proposta operativa

Coinvolgi gli studenti chiedendo loro di fare un’intervista ai loro nonni. Dovranno porre queste domande: come è cambiata la loro vita con l’avvento delle plastiche? quali materiali usavano al posto della plastica?

La fabbrica della plastica

Dal punto di vista chimico, le materie plastiche sono polimeri, cioè sostanze organiche (come il legno, la carta, la lana) costituite da molecole di grandi dimensioni. Esiste una gran quantità di polimeri, ciascuno con caratteristiche e proprietà diverse.

Nel passato si usavano materie plastiche naturali come l’ambra, il guscio di tartaruga e l’avorio; oggi invece utilizziamo principalmente plastiche sintetiche che derivano da risorse naturali come il carbone, il sale comune, il gas e soprattutto il petrolio.

Come viene prodotta la plastica a partire dal petrolio?

1 - Il processo che il petrolio deve subire per ottenere la plastica è chiamato cracking e consiste nell'introdurre petrolio all'interno di grandi torri e portarlo a ebollizione.

2 – Dentro queste torri le sostanze di cui è costituito il petrolio si separano gradualmente e si depositano stratificandosi una sull'altra, dando origine a gas, benzene, cherosene, nafta e virgin naft. Proprio da quest’ultima sostanza, dopo averla portata prima a temperature altissime, poi bassissime, si ottengono i monomeri, costituenti base della plastica.

3 – I monomeri vengono legati fra di loro come anelli formando lunghe catene chiamate polimeri, ognuno dei quali è caratterizzato da proprietà, struttura e dimensioni diverse. I polimeri poi vengono messi in una macchina e lavorati, e il prodotto uscente è simile a tanti chicchi di riso.

4 - Abbiamo ottenuto la plastica; basta aggiungere coloranti e additivi, lavorarla e si trasformerà in bottiglie, scatole e tanti altri oggetti.

Proposta operativa

Chiedi ai tuoi alunni di fare una breve ricerca per scoprire da dove derivano questi antichi materiali plastici:

AMBRA

AVORIO

CORNO

GUSCIO DI TARTARUGA

LACCA

GOMMA LACCA

Riciclo recupero riuso

La plastica è un materiale di cui non possiamo più fare a meno: essendo, infatti, estremamente duttile, resistente, leggera e conveniente, può essere modellata in mille modi e servire quindi a infiniti usi.

La borsa della spesa, il palloncino gonfiabile, le scarpe da ginnastica, la penna, la bottiglia dell'acqua minerale e perfino il tessuto delle giacche a vento: l'elenco degli oggetti fatti di plastica che usiamo tutti i giorni è davvero lungo!

Ma possiamo riciclare tutta la plastica che vediamo intorno a noi?

Dal 1983, grazie a una Direttiva Europea, è stato introdotto un simbolo a forma di triangolo che deve obbligatoriamente essere presente sugli oggetti in plastica a indicare che l’oggetto è riciclabile e/o riciclato. I numeri da 1 a 6 contenuti dentro questo simbolo indicano il tipo di plastica utilizzato secondo un codice prestabilito, mentre il numero 7 indica che il materiale plastico di cui è fatto l’oggetto non è riciclabile.

Polietilentereftalato
Polietilene ad alta densità
Cloruro di polivinile
Polietilene a bassa densità
Polipropilene
Polistirene o Polistirolo
Tutte le altre plastiche

La plastica è uno dei materiali più diffusi e considerato che la sua richiesta è in aumento in molti settori, per evitare un grosso impatto sull'ambiente bisogna trovare dei modi per garantirne il massimo recupero. Infatti se da un lato la resistenza e la durata fanno della plastica un ottimo materiale, dal punto di vista ambientale ne rendono complicato lo smaltimento.

Ovviamente, come per tutti i rifiuti, il primo passo deve essere la riduzione all'origine. Quindi, come prima cosa, quando decidiamo di disfarci di un oggetto di plastica possiamo decidere di riutilizzarlo: una bottiglia di plastica, per esempio, può essere riutilizzata per raccogliere l’acqua del rubinetto.

Quando non è possibile riutilizzare il rifiuto di plastica è indispensabile effettuare la raccolta differenziata e così riciclare gli scarti per creare nuovi oggetti.

Il primo importante passo per una buona riuscita del riciclo è la separazione dei rifiuti. La plastica selezionata a questo punto può prendere due diverse strade:

RICICLAGGIO MECCANICO

Il rifiuto di plastica viene rilavorato per produrre materie prime seconde da impiegare per realizzare nuovi oggetti. Per fare ciò occorre selezionare e separare i rifiuti a seconda del tipo di plastica (PE, PET, PVC, ecc). Una volta separati, vengono prima di tutto triturati, poi lavati per rimuovere eventuali residui di contenuto, etichette, ecc. Dopo il lavaggio il materiale viene trasformato in granuli per la produzione di nuovi oggetti. Si ottiene così la plastica omogenea.

A volte separare i diversi tipi di plastica risulta troppo costoso o troppo complicato: i rifiuti non separati si possono comunque riciclare, ma si ottiene una plastica eterogenea di qualità inferiore.

 RICICLAGGIO CHIMICO

I polimeri che costituiscono le varie materie plastiche vengono “scomposti” nei monomeri originari attraverso la rottura delle catene polimeriche. Questa rottura può essere provocata in diversi modi, ma il più utilizzato è la pirolisi.Questo metodoprovoca la scomposizione delle molecole attraverso il riscaldamento sottovuoto, dando origine a una miscela di idrocarburi liquidi e gassosi simili al petrolio, da cui è possibile produrre nuovi monomeri.

Il rifiuto di plastica che non può essere riciclato perché non è stato separato correttamente, o perché non idoneo, può essere recuperato attraverso la termovalorizzazione, che prevede di bruciare i rifiuti per produrre energia termica o elettrica. Questa tecnica di recupero avviene in moderni impianti di combustione che consentono l’incenerimento dei rifiuti, il recupero del calore, il controllo delle emissioni nell’atmosfera e lo smaltimento dei residui solidi e delle ceneri, garantendo l’abbattimento dei diversi tipi di sostanze inquinanti.

Curiosità. Chi la dura… danneggia l’ambiente!

Questi sono all'incirca i tempi che impiega la natura a smaltire i differenti materiali:

buccia di banana da 1 a 3 mesi

fazzoletto di carta da 3 a 6 mesi

giornale da 4 a 12 mesi

sigaretta circa 1 anno

gomma da masticare circa 5 anni

lattina di alluminio da 20 a 100 anni

bottiglia di plastica da 100 a 1.000 anni

bottiglia di vetro oltre 4.000 anni

CuriositàTETRA PAK

I contenitori Tetra Pak sono interamente riciclabili. Le tre componenti, carta (75%), polietilene (20%), e alluminio (5%), possono essere riciclate anche in modo separato.

CuriositàAlternative naturali alla plastica

Ambra: resina fossile di piante conifere estinte che si trovavano sulle coste del Mar Baltico durante il periodo Eocenico, veniva usata per produrre oggetti ornamentali. Oggi l’ambra è importante per quello che può essere conservato al suo interno, come insetti e altri piccoli animali vissuti nel passato.

Avorio: materiale che si ricava dalle zanne degli elefanti. Veniva usato prima dell'invenzione della plastica soprattutto per la fabbricazione di tasti di pianoforte, manici di coltello e pettini. Il suo uso ha portato però a una forte diminuzione del numero di elefanti; per questo motivo oggi è vietato l’abbattimento di questi animali.

Corno: è il materiale di cui sono fatti i corni del rinoceronte. Può essere facilmente lavorato dopo essere stato riscaldato. Così si possono ottenere, ad esempio, scatole, bottoni, penne e pettini.

Carapace di tartaruga: è la parte superiore del guscio che ricopre la tartaruga. Nel corso dei secoli è stato utilizzato per produrre borse, valige, borsellini, montature di occhiali, pipe e tanti altri oggetti.

Lacca: è un prodotto di origine vegetale, un succo lattiginoso estratto, mediante incisione, dal tronco di una pianta, la Rhus vernicifera, coltivata in Cina e Giappone. Viene impiegata per ricoprire e rendere quindi più duraturi e lucenti carri, barche, armi e strumenti musicali.

Gomma lacca: è una sostanza resinosa prodotta dalla femmina del coleottero Kerria lacca,che vive sui rami di alcune piante dell’India.Dopo essere stata riscaldata, può essere facilmente lavorata per ottenere bottoni, scatole, cornici e dentiere.

Curiosità: Bioplastiche, plastica green & Co.

Le plastiche sono materiali costituiti da molecole con catene molto lunghe, ai quali possono essere aggiunti additivi di vario tipo. Per questa loro caratteristica, sono molto persistenti nell'ambiente. Di solito per effetti chimici o fisici i materiali in plastica riescono a degradarsi in particelle molto piccole, ma non sono biodegradabili e soprattutto rilasciano sostanze tossiche nell'ambiente. Se si aggiunge a questo il fatto che sono presenti ormai ovunque, si può capire quanto imponente sia il problema.

Spesso poi questi materiali non vengono smaltiti in maniera corretta e finiscono nell'ambiente, nei nostri mari in particolare, dove diventano parte integrante dell’ecosistema, basti pensare alle cosiddette ‘isole di plastica’ del Pacifico.

Ecco che la ricerca si è mobilitata da tempo, con il fine di trovare materiali alternativi e altrettanto funzionali, ma meno impattanti per l’ambiente. Sono già numerosi i brevetti e i marchi che creano nuove plastiche, a partire da materia vegetale, che sia poi biodegradabile, o meglio ‘compostabile’, al 100%.

Si tratta di materiali di alta qualità in grado di sostituire la plastica prodotta a partire dal petrolio, prodotti a partire da elementi come mais, frumento, barbabietola o altri cereali. Il risultato è un prodotto simile alla plastica ma assolutamente biodegradabile, che scompare in un paio di mesi.

Per citarne alcuni, gli italiani Mater-Bi e Biotecnomais (prodotti a partire dall'amido di mais), il PLA Ingeo (dalla fermentazione degli zuccheri contenuti nell'amido) e il Bioplast (ottenuto da fecola di patate), i francesi Biolice e Vegemat (a partire da farine di mais e grano), l’americano Cereplast Compostables (derivato da vegetali vari come frumento, tapioca, patate, ecc.) e il canadese Solanyl (ottenuto da bucce di patate).

Secondo uno studio dell’olandese Università di Utrecht, per conto dell’European Polysaccharide Network of Excellence e l’European Bioplastics Association, i biopolimeri potrebbero sostituire in un futuro non così lontano buona parte delle materie plastiche di origine petrolifera.

Cosa fa Clara

Nei comuni gestiti da Clara gli imballaggi in plastica vengono raccolti (insieme agli imballaggi metallici) porta a porta tramite l’apposito sacco giallo fornito da Clara o, per i condomini e le attività produttive, tramite bidone giallo.

Per maggiori informazioni visitare il sito: www.clarambiente.it

 

Glossario

Cracking: rottura delle catene lunghe delle molecole di idrocarburi del petrolio.

Direttiva Europea: è un testo emanato dalla Comunità Europea indirizzato agli stati membri. Gli stati membri recepiscono le direttive attraverso leggi che le attuano, rendendole operative.

Duttile: la duttilità è una proprietà fisica della materia che indica la capacità di deformarsi che ha un materiale prima di arrivare alla rottura.

Idrocarburi: composti organici che contengono soltanto atomi di carbonio e di idrogeno.

Imballaggio: contenitore o materiale utilizzato per spedire o confezionare una merce.

Metamorfico: che ha la capacità di trasformarsi.

Monomero: deriva dal greco e significa una sola parte. È una molecola in grado di concatenarsi ad altre, in modo da formare un polimero.

Polimero: deriva dal greco e significa molte parti. Un polimero infatti è una macromolecola, cioè una molecola costituita da molte molecole più piccole chiamate monomeri.

Resine: le resine sintetiche sono materiali plastici viscosi, di aspetto simile alle resine vegetali, capaci di indurirsi a freddo o a caldo.

Sintetico: proveniente da un processo artificiale, costruito in laboratorio e non naturale.

Teflon: nome commerciale, che costituisce marchio registrato, di una materia plastica molto resistente usata nell'industria chimica, elettrica e tessile.

Versatilità: capacità di un materiale di applicarsi a tanti campi diversi.

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