E’ importante comprende quali sono le caratteristiche che deve avere un materiale per essere sostenibile.

E’ importante comprende quali sono le caratteristiche che deve avere un materiale per essere sostenibile. Il focus su tre attributi: contenuto riciclato, riciclabilità e contenuto a base biologica.

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Il contenuto riciclato è forse l'attributo singolo più comunemente riconosciuto associato alla sostenibilità

Contenuto riciclato incluso in articoli che vanno da tovaglioli (fatti di carta riciclata), tessuti (fatti da bottiglie di PET riciclate), cemento (contenente aggregati riciclati) e isolamento in fibra di vetro ( filato da vetro riciclato).

A livello globale, il contenuto riciclato viene generalmente calcolato utilizzando le linee guida fornite nella norma ISO 14021.

I rifiuti pre-consumo sono rifiuti provenienti da processi industriali come componenti in plastica, scarti industriali e scarti di tessuto. I rifiuti post-consumo sono stati generati dagli utenti finali al termine della vita utile del prodotto e includerebbero articoli come lattine di alluminio e carta da giornale.

Quando i materiali vengono riciclati, i rifiuti solidi vengono eliminati, e di conseguenza anche gli impatti ambientali associati al conferimento in discarica. Ad esempio, quando si confrontano gli impatti associati al riciclaggio rispetto allo smaltimento in discarica di 1000 kg di rifiuti urbani, si può dimostrare che 1.265 kg di anidride carbonica equivalenti vengono evitati quando il materiale viene deviato dalla discarica, diminuendo significativamente le emissioni di gas serra.

Sebbene l'inclusione di contenuto riciclato in un prodotto sia spesso vista principalmente come un mezzo per deviare i materiali dalle discariche, è importante notare che l'uso di materiali riciclati sostituisce anche le risorse naturali che sarebbero state utilizzate per fabbricare un prodotto, diminuendo così il carico ambientale del prodotto aumentando la durata delle riserve vergini esistenti.

L'utilizzo di contenuto riciclato al posto di materiali naturali vergini può anche ridurre l'energia di lavorazione associata all'estrazione e alla raccolta. Ad esempio, per riciclare il vetro in vetro nuovo è necessaria meno energia di quanta ne sia necessaria per produrre vetro dalla sabbia: per ogni 10% di materiale riciclato aggiunto, l'energia per fondere il lotto totale si riduce del 2-3%. Per i metalli, la riduzione è ancora più drammatica: c'è una riduzione del 95% nel consumo di energia quando si producono nuovi lingotti di alluminio da materiale riciclato rispetto all'utilizzo di bauxite vergine.

Ci sono anche molti casi in cui l'inclusione di un materiale riciclato ha un impatto positivo sull'impronta ambientale del nuovo materiale in cui viene incluso oltre a quello del risparmio energetico.

I sistemi di produzione in cui i prodotti vengono recuperati e poi trasformati in prodotti uguali o diversi stanno diventando sempre più importanti. Nel settore edile, i sistemi di classificazione e alcuni codici edilizi richiedono ora che quantità significative di rifiuti da costruzione vengano deviate dalle discariche, creando una grande quantità di materiali che devono essere riutilizzati in qualche modo.

A livello globale, molti articoli, tra cui automobili, imballaggi e batterie, sono coperti da normative sul riciclaggio note collettivamente come responsabilità estesa del produttore.

L'uso di materiali riciclati ha molti vantaggi: aiuta a raggiungere l'obiettivo della società di deviare materiale dalle discariche; diminuisce l'uso di materie prime e altre risorse; e riduce alcuni impatti ambientali.

La capacità di riciclare un prodotto è nota come riciclabilità.

Alcuni materiali possono essere facilmente reincorporati nello stesso prodotto e sarebbero quindi considerati altamente riciclabili: alluminio, acciaio, vetro e carta sono classici esempi. Tuttavia, materiali meno tradizionali come bottiglie di polietilene ad alta densità, pannelli acustici per controsoffitti, pavimenti in piastrelle di composizione vinilica e gesso possono anche essere riutilizzati in sistemi a circuito chiuso in cui vengono riciclati nel prodotto originale.

Esistono anche materiali di scarto che possono essere facilmente riciclati in altri prodotti: ad esempio, il calcestruzzo frantumato può essere utilizzato come aggregato nei fondi stradali o nel calcestruzzo fresco.

Altri materiali e prodotti sono meno facilmente riciclabili. Ci possono essere una serie di ragioni per questa differenza di riciclabilità, compreso l'uso di strutture multistrato o multicomponente negli imballaggi, compositi o vetri stratificati; la presenza di impurità in oggetti come vetro stratificato o plastica; proprietà chimiche associate ad elementi di lega o prodotti eterogenei; e la degradazione delle proprietà fisiche in materiali come i polimeri.

La capacità di riciclare un materiale può anche essere ostacolata dalla presenza di "sostanze chimiche preoccupanti". Ad esempio, sebbene ci siano sforzi significativi per riciclare la plastica, anche attraverso la raccolta sul marciapiede, esistono anche regolamenti e sistemi che vietano l'uso di determinate sostanze chimiche che sono state storicamente presenti in molte materie plastiche. Tra le sostanze chimiche considerate pericolose da alcune organizzazioni vi sono l'antimonio, il bisfenolo A, i ritardanti di fiamma alogenati e alcuni plastificanti a base di ortoftalati. La loro presenza in molti prodotti in plastica può limitare la capacità di riciclare tali articoli.

Infine, la riciclabilità può essere limitata dalla mancanza di mercati e usi finali. Altri ostacoli includono la mancanza di processi di recupero economicamente sostenibili. Ad esempio, le pale delle pale eoliche, promosse come fonte di energia rinnovabile, sono realizzate con materiali compositi fibrorinforzati ed è estremamente difficile separare i componenti costitutivi da tali strutture. Il fotovoltaico contiene materiali pregiati che teoricamente dovrebbero essere altamente desiderabili, compreso il rame, ma non sono facilmente riciclabili principalmente a causa della presenza di materiali pericolosi tra cui gli cancerogeni cadmio e arsenico; i processi per separare i materiali preziosi sono costosi e quindi il riciclaggio del fotovoltaico generalmente non avviene.

I materiali composti da ingredienti a base vegetale rapidamente rinnovabili sono diventati altamente commerciabili.

Come conseguenza della desiderabilità delle materie prime a base biologica, vengono incorporate sia in prodotti consolidati che nuovi. Ad esempio, molti polimeri tradizionali vengono ora prodotti in tutto o in parte utilizzando materie prime bio-based; questi includono poliuretano, poliolefine, polietilene tereftalato, nylon e acido polilattico. In questi casi, le sostanze chimiche a base biologica stanno sostituendo gli stessi composti tradizionalmente prodotti dai prodotti petrolchimici, utilizzando materie prime come soia, semi di semola, mais e canna da zucchero.

Anche la ricerca di nuovi usi per le fibre naturali è un'area di interesse dei materiali in rapida crescita, in particolare per l'uso nell'industria automobilistica.

Altre aree non tradizionali per l'utilizzo di materiali a base biologica includono l'uso della lana di pecora come materiale isolante per gli edifici e polimeri a base biologica per utensili usa e getta. C'è anche un rinnovato interesse nell'uso di fonti naturali di lattice per sostituire i materiali a base petrolchimica negli usi automobilistici e medici.

Anche ceramica e vetro possono essere candidati all'uso di materiali a base biologica.

Alcuni ricercatori hanno depositato un brevetto per un nuovo processo di pirolisi per estrarre il contenuto minerale dai rifiuti alimentari. Ad esempio, è possibile ottenere silice dal riso, ossidi di potassio, magnesio e calcio dai gusci di arachidi e allumina dal tè.

Mrityunjay Singh , Tatsuki Ohji , Rajiv Asthana , Green and sustainable manufacturing of tha advanced materials, Elseviers, 2015

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