Petrolio, gas e carbone: le origini della nostra plastica
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Quasi tutta la plastica, comprese le resine, le fibre e gli additivi, è derivata da combustibili fossili. Le molecole o monomeri utilizzati per produrre plastica, come l'etilene e il propilene, derivano principalmente da petrolio, gas e carbone.
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La plastica, un materiale onnipresente nella nostra vita quotidiana, ha origine dal petrolio. Questo prezioso combustibile fossile, attraverso un complesso processo di raffinazione e trasformazione, dà vita alle lunghe catene molecolari che costituiscono i polimeri, la base della plastica.
Il petrolio viene trasportato nelle raffinerie, dove viene separato in diverse frazioni, tra cui la nafta. È proprio dalla nafta che si ottengono le olefine, piccole molecole che fungono da mattoni per costruire i polimeri.
Attraverso un processo chiamato cracking, le lunghe catene molecolari della nafta vengono spezzate in molecole più piccole e reattive, le olefine. Queste molecole, sottoposte a condizioni di alta temperatura e pressione, si uniscono tra loro formando lunghe catene, i polimeri.
I polimeri possono essere modellati in una vasta gamma di forme e prodotti, dalla semplice bottiglia di plastica agli imballaggi sofisticati. Tuttavia, la produzione di plastica comporta un significativo impatto ambientale. L'estrazione del petrolio, la raffinazione e la produzione di plastica rilasciano gas serra nell'atmosfera e contribuiscono all'inquinamento degli oceani.
Di fronte a questa sfida, la ricerca si concentra sullo sviluppo di alternative sostenibili, come le bioplastiche derivate da fonti rinnovabili. Nonostante i progressi, la plastica tradizionale rimane ancora dominante. Comprendere il ciclo di vita della plastica è fondamentale per affrontare le sfide ambientali del futuro e promuovere un'economia circolare.
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Argomenti trattati Produzione delle plastiche: provenienza della materia prima Le fasi della produzione delle materie plastiche Le origini della plastica: le olefine Come vengono prodotte le olefine? |
Le fasi della produzione delle materie plastiche
Sebbene non tutte le sostanze chimiche derivate dai combustibili fossili (prodotti petrolchimici) diventino plastica, quasi tutta la plastica inizia come combustibili fossili.
La plastica può essere "sintetica" o "biobased". Le plastiche sintetiche sono derivate dal petrolio greggio, dal gas naturale o dal carbone. Mentre le plastiche biobased provengono da prodotti rinnovabili come carboidrati, amido, grassi e oli vegetali, batteri e altre sostanze biologiche.
La stragrande maggioranza della plastica in uso oggi è sintetica a causa della facilità dei metodi di produzione coinvolti nella lavorazione del petrolio greggio. Tuttavia, la crescente domanda di riserve petrolifere limitate sta determinando la necessità di nuove materie plastiche da risorse rinnovabili come biomassa di scarto o prodotti di scarto animale dell'industria.
La plastica si ottiene da composti di carbonio e idrogeno chiamati “monomeri” che, attraverso processi chimici complessi, si uniscono tra di loro e formano lunghe catene chiamate polimeri.
Le fasi della produzione delle materie plastiche coinvolgono processi complessi che trasformano materie prime in polimeri utilizzati per creare vari tipi di plastica. Ecco una sintesi delle fasi principali
Estrazione di materie prime (principalmente petrolio greggio e gas naturale, ma anche carbone) – si tratta di una complessa miscela di migliaia di composti che devono poi essere lavorati.
Il processo di raffinazione trasforma il petrolio greggio in diversi prodotti petroliferi, che vengono convertiti per produrre sostanze chimiche utili, inclusi i "monomeri" (una molecola che costituisce i mattoni di base dei polimeri). Nel processo di raffinazione, il greggio viene riscaldato in un forno, che viene poi inviato all'unità di distillazione, dove il greggio pesante si separa in componenti più leggeri chiamati frazioni. Uno di questi, chiamato nafta, è il composto cruciale per produrre una grande quantità di plastica. Tuttavia, ci sono altri mezzi, come l'uso del gas.
La polimerizzazione è un processo nell'industria petrolifera in cui gas olefinici leggeri (benzina) come etilene, propilene, butilene (cioè monomeri) vengono convertiti in idrocarburi a peso molecolare più elevato (polimeri).
In breve, la plastica inizia come materie prime derivanti dai combustibili fossili, passa attraverso processi di raffinazione e polimerizzazione per diventare il materiale plastico che usiamo quotidianamente. La ricerca di alternative biobased sta diventando sempre più importante per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili
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La plastica, prodotta principalmente da combustibili fossili, ha avvolto il nostro pianeta a causa di un utilizzo spesso incauto. È importante considerare l’impatto ambientale della plastica e cercare alternative più sostenibili per ridurre la nostra dipendenza da materiali derivati dai combustibili fossili.
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Le origini della plastica: le olefine
Cosa sono le olefine?
Le olefine sono idrocarburi alifatici che contengono almeno un doppio legame carbonio-carbonio nella loro struttura molecolare. Questo doppio legame conferisce alle olefine reattività chimica e la capacità di partecipare a varie reazioni chimiche. L’etilene, noto anche come etene, è il più semplice degli olefini e serve come modello per la classe di composti.
Il processo di produzione della plastica inizia con l’estrazione di petrolio e gas naturale, che vengono poi separati in vari componenti attraverso un processo di distillazione. Alcuni di questi componenti, come l’etilene e il propilene, sono trasformati in olefine negli impianti di cracking. Queste olefine sono monomeri, che sono piccole molecole capaci di legarsi tra loro per formare polimeri, le lunghe catene molecolari che costituiscono la base della plastica.
Durante la polimerizzazione, le olefine vengono unite per creare polimeri, come il polietilene e il polipropilene, che sono i materiali plastici più comuni. A volte, durante questo processo, vengono aggiunti plastificanti per migliorare la flessibilità e la lavorabilità del prodotto finale. Una volta formati, i polimeri vengono raffreddati e tagliati in piccoli granuli chiamati nurdles.
Questi nurdles, o granuli di plastica, rappresentano la forma primaria di plastica che viene venduta ai produttori. Vengono poi fusi e modellati per creare una vasta gamma di prodotti finiti, come bottiglie, sacchetti e oggetti domestici. La versatilità dei polimeri deriva dalla possibilità di variare la lunghezza delle catene e la composizione chimica, permettendo la creazione di plastiche con diverse proprietà e applicazioni.
Come vengono prodotte le olefine?
I derivati del petrolio sono la materia prima per la produzione di plastica in tutto il mondo.
Dopo che il petrolio greggio è stato estratto dal terreno, viene trasportato in una raffineria. Il processo di raffinazione del petrolio produce, tra le altre cose, nafta, una combinazione di idrocarburi che può essere trasformata in olefine tramite un processo chiamato steam cracking.
In chimica industriale, con il termine steam cracking si indica un processo di pirolisi degli idrocarburi (sotto forma di gas naturale o virgin-nafta) svolto con l'ausilio di vapore acqueo.
Le olefine possono anche essere prodotte direttamente tramite cracking catalitico a letto fluido nelle raffinerie di petrolio, sebbene questo processo sia meno comune.
Il gas naturale è particolarmente importante nella produzione di etilene. Il gas naturale è principalmente metano, anche se dai pozzi di gas vengono prodotti anche idrocarburi più pesanti sotto forma di liquidi di gas naturale (NGL). L'NGL più comune è l'etano.
Il fatto che i produttori di olefine utilizzino petrolio, gas o carbone come materia prima dipende dal costo e dalla disponibilità. Le aziende del Medio Oriente e del Nord America fanno affidamento principalmente sull'etano derivante dal gas naturale, mentre i produttori in Europa e in Asia dipendono principalmente dal petrolio. Alcuni produttori in Cina che utilizzano il carbone.
Crescita della produzione petrolchimica
Gli analisti concordano con una crescita della produzione e del consumo di plastica nei prossimi decenni. La crescita della produzione di plastica sarà del 3,5–3,8%/anno fino al 2050.
Queste proiezioni non solo prevedono un'imminente accelerazione della produzione e dei rifiuti di plastica, ma sottolineano anche l'importanza della crescita della produzione di plastica come motore dell'aumento della domanda di combustibili fossili.
Se le tendenze di crescita continueranno, la plastica rappresenterà il 20% del consumo globale di petrolio entro il 2050.
La domanda mondiale di materie plastiche potrebbe aumentare in modo significativo Le proiezioni basate sulla crescita normale prevedono un aumento marcato dell'uso di plastica fino al 2100.
Precisazione sulla bioplastica
La bioplastica, o biopolimeri, si distingue dalla plastica convenzionale perché è composta da materie prime vegetali rinnovabili come mais, barbabietola da zucchero, canna da zucchero, ecc. e non da prodotti petrolchimici.
Alcuni prodotti etichettati come bioplastica contengono una combinazione di materie prime vegetali e petrolchimiche. La bioplastica può essere versatile quanto la plastica convenzionale e viene utilizzata per produrre una varietà di prodotti commerciali. Gli usi dell'imballaggio alimentare includono tazze da caffè, bottiglie, piatti, posate e sacchetti per verdure; le applicazioni mediche includono suture chirurgiche, impianti e fissazione di fratture; altre applicazioni commerciali includono i tessuti.
La bioplastica non è intrinsecamente biodegradabile. Il materiale utilizzato nel PET vegetale è indistinguibile dal suo equivalente petrolchimico.
Il PET vegetale, come il PET petrolchimico, non si decompone, ma può essere riciclato con il PET convenzionale. Il PET derivato da piante ha quindi lo stesso impatto ambientale della plastica convenzionale attraverso il suo utilizzo e la fine del ciclo di vita.
La bioplastica pura rilascerà anidride carbonica (o metano) e acqua quando si decompone.
Bioplastica e plastica biodegradabile non sono sinonimi. Un materiale bio-based non è automaticamente anche biodegradabile, è infatti riciclabile ma non compostabile.
CIEL, Report: Plastic & Climate, 2019
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