Sostenibilità
Può una ‘Metrica di Sostenibilità’ Ridurre l’Inquinamento da Plastica?
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Le plastiche, che consistono principalmente di polimeri, sono una vasta categoria di composti organici sintetici o semi‑sintetici. È la loro plasticità a rendere possibile modellare le plastiche in diverse forme e a conferir loro numerosi usi preziosi.
Poiché la plastica è economica, versatile e sterile, trova molte applicazioni, tra cui elettrodomestici, imballaggi alimentari, costruzioni e strumenti medici, aggiungendo valore alle nostre vite.
L’uso della plastica negli ultimi decenni è cresciuto notevolmente e ora genera circa 450 milioni di tonnellate di rifiuti plastici ogni anno. In effetti, rappresenta almeno l’85% del totale dei rifiuti marini. La stragrande maggioranza dei rifiuti plastici (46%) finisce in discarica, con solo il 15% raccolto per il riciclo e meno del 9% effettivamente riciclato. Il resto si trasforma in frammenti più piccoli o viene incenerito.
Man mano che le plastiche diventano parte del registro fossile della Terra, comportano gravi conseguenze ambientali, sanitarie, sociali ed economiche. Inoltre, studi recenti rivelano una crescente presenza di minuscole particelle nella nostra acqua e nel nostro cibo, aggravando ulteriormente questi problemi.
Un new study condotto da ricercatori della Columbia University ha scoperto che l’acqua in bottiglia venduta nei negozi può contenere da dieci a cento volte più plastica di quanto stimato in precedenza. Le plastiche trovate nell’acqua erano sotto forma di nanoparticelle, che sono 1.000 volte più sottili della larghezza media di un capello umano. Queste nanoparticelle sono così piccole da non poter essere viste al microscopio e possono migrare nel flusso sanguigno attraverso i tessuti del tratto digestivo o dei polmoni. Una volta nel nostro sangue, queste minuscole particelle possono distribuire sostanze chimiche sintetiche nocive in tutto il corpo e nelle cellule.
Lo studio osserva che, in media, sono state rilevate 240.000 particelle di plastica in un litro d’acqua, equivalenti a due bottiglie d’acqua di dimensioni standard. Queste particelle provengono da sette tipi di plastica, con il 90% di nanoplastiche e il restante 10% di microplastiche.
Le microplastiche sono frammenti di polimero che vanno da meno di 0,2 pollici fino a 1/25.000 di pollice. Qualsiasi cosa più piccola di questo intervallo è classificata come nanoplastica, misurata in miliardesimi di metro.
Questo risultato illustra che le plastiche si staccano costantemente, analogamente a come noi perdiamo le cellule della pelle. Il continuo distacco di minuscoli frammenti di plastica, che poi si separano, sottolinea l’importanza di utilizzare contenitori in acciaio inossidabile o vetro per ridurre l’esposizione.
“Il lavoro che hanno messo in questo è davvero molto profondo … lo definirei rivoluzionario.”
Studio della Struttura Chimica e dei Rischi delle Nanoparticelle
Nel 2018, Mason ha co‑autorizzato uno studio che ha scoperto per la prima volta l’esistenza di microplastiche e nanoplastiche nella stragrande maggioranza (93%) dei campioni di acqua in bottiglia. Nel suo studio, ha scoperto che ogni litro d’acqua inquinato conteneva in media 300 particelle più piccole e dieci particelle di plastica più larghe di un capello umano.
Quindi, sebbene fosse già noto che le nanoplastiche esistessero, al tempo non era possibile valutare queste particelle, tanto meno scoprire se ce ne fossero di più.
Ora, secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences nella terza settimana di gennaio 2024, è stata dimostrata una nuova tecnologia che può non solo vedere ma anche contare e analizzare la struttura chimica delle nanoparticelle nell’acqua in bottiglia.
Il nuovo approccio, basato su una versione modificata della tecnica laser nota come spettroscopia Raman, potrà aiutare in questo. La microscopia a scattering Raman stimolato, o SRS, misura come le molecole vibrano in risposta alla luce e amplifica il segnale di un fattore enorme, consentendo di rilevare la nanoparticella. Si prevede che aiuti a capire se i polimeri, “la parte plastica della plastica”, danneggiano il corpo.
Questo studio è stato il primo a utilizzare la microscopia nel mondo delle nanoplastiche. Il team di ricerca ha analizzato tre marchi popolari di acqua venduti negli Stati Uniti, senza nominarli, e ha scoperto che contenevano da 110.000 a 370.000 frammenti di plastica invece di 300 per litro.
“Queste particelle possono essere nanoparticelle inorganiche, particelle organiche e altre particelle plastiche non incluse tra i sette principali tipi di plastica che abbiamo studiato.”
– Beizhan Yan, che ha partecipato alla ricerca ed è professore associato di ricerca presso l’Earth Observatory della Columbia University
La capacità di questa tecnologia di vedere e analizzare le nanoparticelle offre l’opportunità di comprendere meglio i potenziali rischi per la salute umana, soprattutto per neonati e bambini piccoli i cui cervelli e corpi sono in fase di sviluppo e più vulnerabili alle esposizioni tossiche.
Tra i diversi tipi di inquinamento da plastica, le nanoplastiche sono le più allarmanti poiché sono molto piccole e possono penetrare nelle cellule e nei tessuti dei nostri organi principali. Una volta lì, questi frammenti di plastica possono potenzialmente depositare sostanze chimiche come metalli pesanti, ftalati, bisfenoli, ritardanti di fiamma e PFAS (sostanze per‑ e polifluorurate). Queste sostanze chimiche che alterano il sistema endocrino (EDC) hanno provocato un aumento drammatico dei costi sanitari negli Stati Uniti, circa 250 miliardi di dollari solo nel 2018, secondo la ricerca.
Già è stato osservato che le piccole dimensioni delle microplastiche consentono loro di assorbire materiali tossici dall’ambiente e di entrare nella catena alimentare. Inoltre, tutte le sostanze chimiche utilizzate nella produzione della plastica non solo entrano nei nostri corpi insieme alle plastiche, ma migrano anche fuori dalle plastiche verso i nostri corpi, che hanno una temperatura più alta rispetto all’ambiente esterno.
Queste sostanze chimiche poi entrano nei reni, nel fegato e nel cervello. Successivamente, sono state trovate nei cervelli, nei cuori, nei fegati, nei reni e nei polmoni dei bambini non ancora nati, come osservato in studi su topi incinti appena 24 ore dopo che la madre ha ingerito o inalato particelle di plastica.
“Micro e nanoplastiche sono state trovate finora nella placenta umana. Sono state trovate nei tessuti polmonari umani. Sono state trovate nelle feci umane; sono state trovate nel sangue umano.”
– Phoebe Stapleton, co‑autrice dello studio e professoressa associata presso la scuola di farmacia della Rutgers University
La durabilità delle microplastiche indica che rappresentano rischi ecologici e sanitari a lungo termine. Inoltre, recenti scoperte suggeriscono che eventi naturali come gli uragani contribuiscono a questo inquinamento agendo come potenti meccanismi di distribuzione. Ciò rappresenta una minaccia crescente per gli ecosistemi e la salute umana a livello globale.
Risoluzione del Problema dell’Inquinamento da Plastica tramite la Metrica di Sostenibilità
Mentre nuove tecnologie e approcci vengono utilizzati per analizzare nanoparticelle finora invisibili, si stanno facendo progressi anche nell’affrontare il problema dell’inquinamento da plastica. In uno studio recente, ricercatori dell’organizzazione no‑profit dedicata alla ricerca marina, la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), hanno sviluppato una metrica di sostenibilità per la progettazione ecologica di prodotti plastici a bassa persistenza ambientale. L’adesione a questa metrica dovrebbe generare benefici ambientali e sociali.
Il new study ha confrontato gli indici dell’impatto ambientale delle plastiche e dei loro sostituti, dimostrando che tenere conto della persistenza ambientale delle plastiche potrebbe portare a benefici di centinaia di milioni di dollari per un singolo prodotto di consumo.
Tali prodotti sono generalmente progettati bilanciando i compromessi tra l’esaurimento delle risorse e le preoccupazioni ambientali. Questo equilibrio è necessario perché, sebbene esistano quadri per stimare questi impatti, finora non ne è stato sviluppato alcuno per la selezione dei materiali o per quantificare la persistenza ambientale. L’ultimo studio mira a colmare questa lacuna introducendo metriche e metodi per assistere progettisti, ingegneri e scienziati nel prendere decisioni di progettazione informate e nel definire le priorità di ricerca.
A tal fine, uno studio pubblicato sulla rivista ACS Sustainable Chemistry & Engineering ha sviluppato una metrica di sostenibilità per la progettazione ecologica di prodotti plastici a bassa persistenza ambientale.
Nonostante i rischi che l’inquinamento da plastica comporta per la salute umana e gli ecosistemi, l’uso di prodotti plastici continua a crescere. Pertanto, limitare il suo danno richiede strategie di progettazione per i prodotti plastici informate dalle minacce che le plastiche pongono all’ambiente, come affermato nello studio.
A tal fine, è stata sviluppata una metrica di sostenibilità per l’eco‑progettazione di prodotti plastici, che mira a mantenere le prestazioni garantendo al contempo una bassa persistenza ambientale. L’analisi identifica i materiali e le loro proprietà che meritano sviluppo, adozione e investimento per la produzione di prodotti plastici meno impattanti dal punto di vista ambientale ma comunque funzionali.
“Ciò che è importante determinare è come possiamo progettare materiali, prodotti e processi funzionali, sostenibili e benigni che incarnino tutti i principi dell’ingegneria dei materiali verdi nel futuro mondo in cui vivremo.”
– ha dichiarato l’autore principale Bryan James, scienziato dei materiali e ingegnere
Ha aggiunto:
“Quali sono il prossimo insieme di strategie e strumenti che ingegneri, designer di prodotto e persino il consumatore medio possono utilizzare per fare le scelte migliori per l’ambiente senza dover sacrificare le prestazioni del prodotto?”
Per creare questa metrica, lo studio ha utilizzato il tasso di degradazione ambientale della plastica insieme a strategie consolidate di selezione dei materiali. Questo approccio si è concentrato sull’impatto ambientale e sulle caratteristiche dei diversi materiali, fornendo una guida basata sulla loro persistenza nell’ambiente.
Implementare una metrica di sostenibilità per la persistenza è stato difficile a causa della storica mancanza di dati completi sui vari tipi di plastica utilizzati nei beni di consumo. Tuttavia, con l’accesso recente a dati sufficienti sui tassi di degradazione ambientale realistici di un’ampia gamma di plastiche, i ricercatori possono ora illustrare come la sostituzione di un materiale con un altro nel processo di progettazione possa ridurre sia il costo del prodotto sia le sue emissioni di gas serra.
Considerando le proprietà dei diversi tipi di plastica e utilizzandole strategicamente, è possibile effettuare sostituzioni per minimizzare la persistenza ambientale, offrendo benefici notevoli.
Ad esempio, lo studio ha applicato questa metrica per passare a materiali alternativi come acetato di cellulosa e poliidrossialcanoati per i coperchi di tazze da caffè monouso. Questa sostituzione potrebbe ridurre i costi ambientali per la società di centinaia di milioni di dollari. Questi coperchi, attualmente realizzati con materiali come acido polilattico, polipropilene e polistirene, contribuiscono a circa il 5% di tutti i rifiuti plastici raccolti nelle pulizie costiere a livello globale. L’acetato di cellulosa e i poliidrossialcanoati, sebbene leggermente più costosi, hanno emissioni di gas serra inferiori rispetto all’acido polilattico e non persistono nell’oceano.
Nel determinare a quale materiale passare, lo studio ha considerato se sia meglio utilizzare un materiale con emissioni di gas serra più basse ma che persiste più a lungo, o uno con emissioni leggermente più alte ma meno persistenza. A tal fine, lo studio ha assegnato un valore in dollari al costo ambientale di ciascun materiale.
“Semplicemente realizzare prodotti che persistono meno, semplicemente perché non sono presenti, o scompaiono più rapidamente, riduce enormemente quel costo per la società.”
– ha dichiarato l’autore principale Jame, post‑dottorato presso il Dipartimento di Chimica Marina e Geochimica della WHOI
Tenendo conto della persistenza del coperchio, che i progettisti attualmente non considerano, il co‑consulente Christopher Reddy, senior scientist del Dipartimento di Chimica Marina e Geochimica della WHOI, ha affermato che questa metrica è stata “rivoluzionaria”, poiché sposta la narrazione dal definire il problema al trovare soluzioni.
Come ha osservato il co‑autore e co‑consulente Collin Ward, scienziato associato del Dipartimento di Chimica Marina e Geochimica della WHOI, dato il fatto che le plastiche hanno un’alta utilità, “non spariranno presto”. Tuttavia, tutti concordano sul problema dell’inquinamento da plastica e su quanto essa stia infiltrandosi nell’ambiente. Ward ha detto:
“Il quadro presentato in questo studio rappresenta un importante primo passo verso la risoluzione di questo problema, progettando materiali che soddisfino simultaneamente le esigenze dei consumatori e non persistano se accidentalmente rilasciati nell’ambiente.”
Aziende che Sviluppano Soluzioni Innovative per Rimuovere i Rifiuti di Plastica
Con l’inquinamento da plastica che diventa una questione critica, molte aziende in tutto il mondo stanno lavorando a soluzioni per rimuovere i rifiuti plastici dalle vie d’acqua, come ad esempio:
1. SUEZ Group
Questa azienda europea si concentra sulla gestione del ciclo dell’acqua e su soluzioni globali di riciclo e recupero dei rifiuti. SUEZ Group possiede quasi 1700 brevetti e dieci centri di ricerca per proteggere l’ambiente.
Le azioni della società sono quotate sui mercati Euronext di Parigi e Bruxelles e attualmente vengono scambiate a EUR 19,83. Nel settembre 2023, ha firmato due nuovi contratti per progetti di acqua e rifiuti per sostenere ulteriormente l’ambizione della Cina di neutralità carbonica entro il 2060.
2. Clearwater Mills
L’azienda ha costruito i Trash Wheels per affrontare i rifiuti fluviali e finora ha raccolto un totale di circa 2.000 tonnellate di spazzatura. Il suo funzionamento prevede che le barriere di contenimento siano configurate a forma di V attraverso il fiume, con gonne di gomma appena sotto la superficie dell’acqua per catturare i rifiuti e convogliarli alla ruota idraulica rotante che solleva la spazzatura fuori dal fiume.
Conclusione
Per affrontare il serio problema dell’inquinamento da plastica, è fondamentale sia comprendere il problema sia scoprire nuovi approcci per affrontarlo. Come abbiamo visto, vengono condotti studi per esaminare le plastiche a livello microscopico e valutare la minaccia che rappresentano per gli ecosistemi e la salute umana. Inoltre, gli scienziati stanno lavorando su varie strategie per ridurre la produzione di plastica e migliorare la progettazione e i materiali degli oggetti plastici. Complessivamente, questi sforzi aiutano progettisti, scienziati e aziende a avere un impatto significativo sulla crisi dell’inquinamento da plastica.
