DAI POLIMERI SINTETICI ALLE PLASTICHE BIODEGRADABILI

IT- Settore Tecnologico - “B. FOCACCIA” Salerno
Piano dell’Offerta Formativa 2011/2012
Presentazione del Progetto:
DAI POLIMERI SINTETICI ALLE
PLASTICHE BIODEGRADABILI
Referente Prof. Anna Maria Madaio
Cosa sono i polimeri?
• I polimeri sono macromolecole costituite da
un numero elevato di piccole unità strutturali
chiamate monomeri.
I polimeri possono essere
naturali (es. caucciù,cellulosa)
artificiali (modificazione chimica di quelli naturali – es.
sintetici
celluloide-nitrato di cellulosa)
(creati chimicamente, derivati dal petrolio)
Polimeri sintetici
N
O
O
C
C
CH
O CH3
CH3
CH2
C O
n
CH2
CH CH2
CH3
n
CH
n
CH3
CH
NH2
C
C
CH2
n
O
CH2
n
CH2 CH
n
Polietilene
H2C=CH2 
Storia dei polimeri
Anno
Avvenimento
1839
Charles GOODYEAR Vulcanizzazione della gomma naturale
mediante aggiunta di zolfo al lattice della gomma seguita da
riscaldamento. Gomma più resistente ai solventi e più elastica
1844
F. WALTON Produzione del LINOLEUM a partire da olio di lino ed
estratti di resine vegetali
1845
C.F. SCHOENBEIN Sintesi del nitrato di cellulosa, materia prima per
la celluloide
1851
Nelson GOODYEAR Vulcanizzazione prolungata della gomma
naturale in presenza di un eccesso di zolfo (50% circa) produce una
sostanza dura, l’EBANITE
1900
I polimeri disponibili sul mercato sono ancora molto limitati: il solo
polimero sintetico è la celluloide, mentre la ceralacca, la guttaperca
e l’ebanite sono derivati da polimeri naturali
Storia dei polimeri
Anno
Avvenimento
1907
Leo H. BAEKELAND Scoperta della BAKELITE, una resina fenoloformaldeide che rappresenta il primo grande successo commerciale dei
polimeri sintetici. Utilizzata in applicazioni di isolamento elettrico
1912
I. OSTROMISLENKI Sintesi del POLIVINILCLORURO (PVC).
Disponibile sul mercato a partire dal 1927
1930
I.G. FARBEN Sintesi del POLISTIRENE (PS)
1935-39
ICI Sintesi del POLIETILENE (PE) E DEL POLIMETILMETACRILATO (PMMA),
nome commerciale Perspex
1941
H.W. CAROTHERS Sintesi della POLIAMMIDE (PA), Nylon
19411960
Grande sviluppo industriale della produzione di polimeri sintetici
1954
Giulio NATTA Grande scoperta scientifica nel campo dei polimeri, che gli
valse il premio Nobel per la chimica nel 1963: polimerizzazione
stereospecifica e sintesi del POLIPROPILENE isotattico (PP)
1957
MONTECATINI Produzione industriale di PP nella fabbrica di Ferrara e
sua commercializzazione sotto il nome di MOPLEN
Plastica
Dagli anni sessanta la plastica è diventata protagonista
della nostra epoca
Nuovi materiali polimerici vengono sintetizzati dall’industria chimica
PVA
PET
LLDPE
PS
PMMA
PP
PE
PET
LDPE
PC
HDPE
PUR
PAN
....
Plastica
Composizione
media dei
rifiuti solidi
urbani
I polimeri di sintesi non sono biodegradabili
Essendo composta da materiali artificiali che non rientrano
nei naturali processi di decomposizione operati dai vari
microrganismi, la plastica impiega anche secoli per essere
degradata!
OGGETTO/MATERIALE
TEMPO DI BIODEGRADABILITA’
SCARTI DI MELA
2 MESI
TETRAPACK
3 MESI
QUOTIDIANI E RIVISTE
4 – 12 MESI
POLISTIROLO
50 ANNI
FERMALATTINE
450 ANNI
SACCHETTO DI PLASTICA
100 – 1000 ANNI
PIATTO DI PLASTICA
100 – 1000 ANNI
BOTTIGLIA DI PLASTICA
100 – 1000 ANNI
CARTA TELEFONICA
1000 ANNI
PANNOLINO USA E GETTA
450 ANNI
PANNOLINO BIODEGRADABILE
1 ANNO
La plastica non può quindi essere smaltita
in discarica insieme ad altri tipi di rifiuti!
Raccolta differenziata!
L’isola di plastica...
Creata da 4 milioni di tonnellate di rifiuti in mare che si addensano, per
una particolare combinazione di correnti,nella parte settentrionale dell’
Oceano Pacifico, con un’area di estensione pari a due volte il Texas per 10
metri di profondità!
http://www.youtube.com/watch?v=r1XdVeOXhLI
Pacific Trash Vortex
http://www.focus.it/Allegati/2011/3/trash_vortex_2
9907.swf?width=760&height=530
Fotodegradazione
La fotodegradazione viene promossa da radiazioni UV
(lunghezza d'onda 290-400 nm) che attivano, per effetto dei
radicali idrogeno, la rottura dei legami C-C e la formazione di
idroperossidi,composti termolabili, innescando così una
reazione a catena di depolimerizzazione.
La plastica si disintegra in frammenti sempre più piccoli, ma
che mantengono la caratteristica struttura polimerica
Il processo può proseguire fino a livello molecolare, senza che
i polimeri vengano spezzati: cosa che li rende, di fatto, non
biodegradabili.
Questi frammenti saranno ad un certo punto così piccoli da
poter essere ingeriti dagli organismi acquatici, che li
scambiano per zooplancton, aprendo alla plastica la porta di
ingresso della catena alimentare, causando danni irreparabili
a tutto l'ecosistema.
Le plastiche contribuiscono
all’accumulo di CO2 nell’atmosfera
In Italia vengono consumate 300.000 tonnellate
all’anno di polietilene e la distruzione degli involucri
di PE immette nell’aria 200.000 tonnellate di CO2 ogni
anno.
Per la produzione di PE si impiegano 450.000
tonnellate di petrolio ogni anno
Come ovviare?
Riutilizzare
Sterilizzazione e ri-utilizzo
di contenitori usati
(Soluzione non gradita
dal mercato italiano
anche nel caso del vetro)
Riciclare
Biodegradare: le bioplastiche
La bioplastica è un tipo di plastica biodegradabile
in quanto derivante da materie prime di origine
vegetale, rinnovabili annualmente.
La maggior parte delle bioplastiche si ricavano
dall’amido di vari prodotti agricoli, come il mais o
le patate, mentre ad uno stadio di avanzamento
tecnologico minore sono le bioplastiche derivate
da altre sostanze vegetali.
Le bioplastiche: un esempio di
prodotto eco-compatibile
I biopolimeri ottenuti da fonti rinnovabili sono
presenti con successo sul mercato.
Hanno il vantaggio della ecompatibilità sia in
riferimento alla loro produzione che in fase di
smaltimento, rapido e CO2-free
PLA (Acido Polilattico)
Polimero che deriva dall’ acido lattico; possiede
un’eccellente brillantezza e stampabilità, è
saldabile, mostra ottima resistenza a cibo, grassi e
oli e una moderata permeabilità all’ossigeno e
all’umidità.
Mater-Bi
Polimero da amido, che viene processato attraverso
estrusione e termoformatura, filmatura per soffiaggio e
laminazione e stampaggio ad iniezione.
BIOPAR®
Materiale composto da amido derivato dalle patate,
termoplastico, mescolato con un polimero sintetico
biodegradabile, a cui vanno aggiunti specifici
additivi per compensare l’immiscibilità dei due
componenti.
Biograde 200C
Nuovo materiale biodegradabile trasparente, a base
di cellulosa. Il principale vantaggio del materiale è la
facilità di lavorazione con le convenzionali linee di
estrusione, che non richiede quindi modifiche agli
impianti tradizionali.
Nuove Frontiere: Bioplastiche da rifiuti!
Materiale plastico biodegradabile dagli scarti della
lavorazione industriale dei pomodori (bucce)
Nuove Frontiere: Bioplastiche da rifiuti!
Scarto del Finocchio:
(il 30% del raccolto
rappresenta il valore
medio di scarto della
lavorazione)
Siero di latte :
(rappresenta il 70% dei
reflui delle industrie
casearie)
Bioplastica!
PLASTICA
VANTAGGI
SVANTAGGI
Bassi costi di produzione
(legato al prezzo del petrolio)
Tempi di degradazione lunghi
Ottime proprietà fisicochimiche (resistenza
meccanica, inerte dal punto di
vista chimico,leggerezza,
versatilità)
BIOPLASTICA
Prodotta da materie prime
rinnovabili
Biodegradabile in tempi brevi
Prodotta da materie prime non
rinnovabili
Se bruciata libera sostanze
inquinanti
Diminuzione dei terreni
disponibili per coltivazioni a
scopo alimentare
Processi di produzione
Azzeramento delle emissioni di
relativamente costosi
CO2 in tempi brevi
Piano di lavoro
2 Febbraio
Prof. Aquila
Presentazione del progetto
Lo sviluppo sostenibile e la Green Chemistry
7 febbraio
Prof. Colucci
I polimeri sintetici: classificazione e proprietà
Meccanismi di polimerizzazione.
Polietilene e sua produzione industriale
16 febbraio Prof. Aquila
Polimeri sintetici di uso comune
Riutilizzo e riciclo dei Polimeri sintetici
Piano di lavoro
23 febbraio Prof. Colucci
Produzione di Polipropilene e Polistirene
Impianti di recupero
1 marzo
Prof. Madaio
Polimeri naturali
Polimeri biodegradabili: proprietà, applicazioni, vantaggi e
svantaggi
8 marzo
Prof. Madaio
Caratteristiche chimiche di alcuni polimeri biodegradabili: PLA,
Mater-Bi, BIOGRADE 200C, BIOPAR...
Nuove frontiere nel campo delle bioplastiche: Biopolimeri da scarti
di lavorazione industriale
Piano di lavoro
13;20;27 marzo, 3 aprile Proff Romano, Aquila, Madaio
Attività di laboratorio: Produzione di Bioplastiche da scarti di
finocchio e siero refluo dell’industria casearia.
12;19;24 aprile
Produzione di materiali: preparazione di materiale
multimediale relativo all’attività svolta.
BUON LAVORO!