Rifiuti marini: cosa possono fare le plastiche biodegradabili per risolvere il problema

La quantità di plastica prodotta in tutto il mondo ha raggiunto i 400 milioni di tonnellate metriche nel 2022; si stima che dal 3 al 5% di questa quantità finisca nell'ambiente, dove rappresenta una minaccia significativa per gli ecosistemi e la biodiversità. Anche il turismo, la pesca e il benessere umano sono gravemente colpiti dai rifiuti marini. Circa due miliardi di persone, molte delle quali vivono in Paesi tropicali, non sono collegate a un sistema di smaltimento dei rifiuti funzionante.

I rifiuti di plastica rimangono nell'ambiente per decenni e più. Non si biodegradano, ma nel migliore dei casi si decompongono in micro o nanoplastiche, con gravi conseguenze soprattutto per gli ecosistemi marini. I rifiuti marini sono diventati una delle principali sfide globali degli ultimi decenni; il sotto-obiettivo (SDG 14.1) dell'Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 14 delle Nazioni Unite ("Vita sott'acqua") chiede una riduzione significativa entro il 2025.

Ad oggi, non sembra esserci una fine in vista per il marine littering. Anche con un'azione immediata e concertata per ridurre il consumo, oltre 700 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica entreranno cumulativamente negli ecosistemi acquatici e terrestri fino al 2040.

La scienziata ambientale Rebecca Lahl e il ricercatore sulla sostenibilità Raimund Bleischwitz dello ZMT hanno analizzato in modo approfondito molti approcci diversi per combattere i rifiuti di plastica negli oceani, delineando vantaggi e svantaggi delle misure già in uso.

La pubblicazione sulla rivista Sustainable Chemistry and Pharmacy esamina i concetti di gestione dei rifiuti come parte di un'economia circolare sostenibile, nonché le tecnologie di pulizia o le richieste di responsabilizzare i produttori o di continuare le campagne educative per cambiare il comportamento dei consumatori.

"Queste misure devono continuare a essere implementate e ampliate, ma non sono sufficienti per affrontare il problema della plastica", afferma Rebecca Lahl, autrice principale dello studio. "La nostra proposta di soluzione inizia molto prima, con lo sviluppo delle sostanze chimiche e dei materiali utilizzati nella produzione della plastica".

Prospettive di innovazione attraverso lo standard UE "Safe and Sustainable by Design" (SSbD)

Come strategia futura complementare, i ricercatori dello ZMT propongono di sviluppare plastiche biodegradabili basate sul concetto europeo "Safe and Sustainable by Design" (SSbD).

Con questo approccio, la Commissione europea intende promuovere lo sviluppo di sostanze chimiche, materiali e prodotti che diano priorità alla sicurezza e alla sostenibilità in ogni fase del ciclo di vita. Fa parte del "Green Deal" adottato nel 2019.

Una soluzione di questo tipo è necessaria per le plastiche che finiscono prevedibilmente e inevitabilmente nell'ambiente e possono rimanervi per centinaia di anni (plastiche "eterne"). Gli autori dello ZMT chiedono di sostituire le sostanze chimiche, i polimeri e i prodotti industriali in plastica non sicuri, non sostenibili e non essenziali.

Il concetto di "Safe and Sustainable by Design" (SSbD) consiste nello sviluppare le plastiche in modo tale che, una volta raggiunto il loro scopo, si decompongano in sostanze chimiche che non comportino alcun rischio per l'ambiente o per l'uomo o che le rendano adatte al riutilizzo, alla raccolta dei rifiuti, alla differenziazione e al riciclaggio/riciclaggio.

"Le plastiche biodegradabili secondo i criteri SSbD offrono prospettive di innovazione e possono essere una strategia aggiuntiva per affrontare il problema dei rifiuti plastici negli oceani, ma anche sulla terraferma", afferma Rebecca Lahl.

Il coautore Raimund Bleischwitz, esperto di economia circolare presso lo ZMT, aggiunge: "Ciò consente di creare nuovi materiali intrinsecamente sicuri per la salute umana e l'ambiente, promuovendo al contempo la sostenibilità ecologica, economica e sociale a lungo termine".

Prima, seconda e terza generazione di plastiche biodegradabili

I ricercatori della ZMT definiscono i materiali sviluppati sulla base della "SSbD" come "plastiche biodegradabili di terza generazione".

L'industria si era già concentrata sulla biodegradabilità negli anni '70 e '80, ma aveva fallito in questo primo approccio di "prima generazione".

Il più grande errore concettuale dell'epoca è stato quello di attenersi ai polimeri delle plastiche "eterne", che sono stati lanciati sul mercato troppo presto come soluzione al problema della plastica, ma senza una sufficiente validazione attraverso test di degradabilità", spiega Raimund Bleischwitz.

Negli anni '90, l'attenzione si è spostata sui polimeri naturali. "La natura è stata l'ispirazione per questa 'seconda generazione' di prodotti plastici biodegradabili", spiega Rebecca Lahl. "I polimeri tipici della natura sono le proteine, i polisaccaridi, la lignina e la gomma naturale, che in casi estremi possono durare per decenni e poi scomporsi in innocui mattoni naturali come lo zucchero".

Le plastiche biodegradabili di "seconda generazione" rappresentano attualmente solo lo 0,5% circa delle plastiche presenti sul mercato globale. Gli esperti dello ZMT le considerano un progresso rispetto alle plastiche "per sempre" dei loro predecessori. Tuttavia, l'innovazione deve continuare anche in questo campo per ottenere plastiche sufficientemente stabili nella fase di utilizzo e che si degradino nell'ambiente (marino) in tempi sufficientemente brevi.

Con l'approccio "Safe and Sustainable by Design", una terza generazione di plastiche biodegradabili potrebbe essere una via da seguire che promette speranza nella lotta contro i rifiuti di plastica.

"Queste plastiche non esistono ancora, ma se il legislatore europeo richiede una degradabilità definita per le plastiche come le microplastiche o le pellicole da imballaggio, le plastiche devono essere migliorate per raggiungere questo obiettivo", sostiene Rebecca Lahl. "Da questo punto di vista, le molecole dei polimeri non sarebbero più stabili per sempre, ma si degraderebbero in tempi più brevi. Anche per le plastiche degradabili deve valere uno standard di sicurezza molto elevato per quanto riguarda gli additivi".

Gli esperti dello ZMT suggeriscono di utilizzare plastiche biodegradabili sviluppate secondo il principio SSbD soprattutto per i prodotti che finiscono nell'ambiente (mare o suolo). A loro avviso, le seguenti plastiche dovrebbero essere incluse negli sforzi di innovazione per la biodegradabilità:

1. Tutte le microplastiche che possono continuare a essere utilizzate nei prodotti di consumo, come i detergenti, i sali detergenti o i cosmetici e i prodotti per la cura (ad esempio il dentifricio).

2. Tutte le microplastiche utilizzate in pitture, vernici, rivestimenti e sigillanti per il settore edile e soggette a un'intensa esposizione agli agenti atmosferici,

3. Articoli in gomma che vengono rilasciati nell'ambiente come microplastiche in misura rilevante durante l'uso.

4. Altri articoli o tessuti in plastica che sono soggetti a un'intensa abrasione durante la fase d'uso (panni per la pulizia, spugne, panni per asciugare, stracci per la pulizia, ecc.)

5. Prodotti in plastica per l'agricoltura, come involucri per semi e fertilizzanti, pellicole sottili per pacciamatura, semine di piante, tubi per ripari per alberi che non vengono rimossi dal terreno.

6. Reti da pesca (soprattutto reti da traino) e altri prodotti in plastica per la pesca e la pesca a strascico.

7. Tessuti per uso intensivo in acqua (come tappetini, paraspruzzi, costumi da bagno, ecc.)

8. Piccole parti in plastica, come gli involucri dei fuochi d'artificio

9. Imballaggi alimentari selezionati e rilevanti in termini di volume

10. Altri articoli monouso (ad es. mozziconi di sigaretta)

Prima regolamentare, poi sviluppare innovazioni: un approccio utopico?

I suggerimenti dei ricercatori dello ZMT possono sembrare insoliti o addirittura utopici, in quanto non solo chiedono un cambiamento di paradigma nella produzione di plastica, ma anche "un'innovazione dirompente in una nuova catena di approvvigionamento emergente".

Raimund Bleischwitz non la vede così. "Al contrario", sottolinea. "Ci sono molti esempi, soprattutto a livello europeo, in cui le innovazioni sono state innescate da standard ambiziosi. In passato sono stati fissati limiti di emissione per impianti industriali o automobili, ad esempio, per i quali la tecnologia necessaria è stata sviluppata solo in una fase successiva."

Rebecca Lahl è d'accordo: "Se si analizzano gli sviluppi delle plastiche convenzionali, si nota che negli ultimi decenni la progettazione dei prodotti è diventata sempre più sofisticata e migliore. Una semplice pellicola per il confezionamento di carne o formaggio è ora composta da diversi strati che la trasformano in un prodotto high-tech. Stiamo sfruttando questo nuovo potenziale di progettazione".