Gli imballaggi come le buste di succo sono realizzati con strati di metallo incollati come alluminio, e diversi tipi di plastica, rendendoli quasi impossibili da riciclare. Poiché solo l'1-3% di tali imballaggi viene raccolto per il riciclaggio, i contenitori per alimenti e bevande sono tra i primi 5 articoli trovati su spiagge e coste. Risolvere questo problema, i ricercatori dell'Università di Pittsburgh propongono di manipolare molecole di polietilene per progettare strati in grado di svolgere ciascuno una funzione specifica, creando un prodotto in PE completamente riciclabile. Credito:henkel-diagrams.com
Ogni anno più di otto milioni di tonnellate di plastica inquinano l'oceano, formando mammut, le cosiddette "chiazze di immondizia" attraverso forti correnti. Anche con nuovi metodi di raccolta, solo lo 0,5 per cento di quel volume è attualmente rimosso dai mari. Una soluzione a questa crescente crisi è impedire che la plastica diventi rifiuto, e i ricercatori della Swanson School of Engineering dell'Università di Pittsburgh sono uno dei cinque team internazionali premiati per le loro nuove soluzioni a questo problema.
Oggi all'incontro annuale del World Economic Forum a Davos, la Ellen MacArthur Foundation e NineSigma hanno annunciato i vincitori della Circular Materials Challenge. I vincitori riceveranno ciascuno un $ 200, 000 parti del premio di $ 1 milione. Insieme ai vincitori della precedente Circular Design Challenge da 1 milione di dollari lo scorso ottobre, queste innovazioni si uniranno a un programma di accelerazione di 12 mesi in collaborazione con Think Beyond Plastic, lavorare con esperti per rendere le loro innovazioni commercializzabili su larga scala.
Il team di Pitt rappresenta il dipartimento di ingegneria chimica e petrolifera della Swanson School, e include Eric Beckman, Distinguished Service Professor e Condirettore del Mascaro Center for Sustainable Innovation di Ateneo, assistente professoressa Susan Fullerton, e il Professore Associato Sachin Velankar. Il gruppo è stato uno dei due vincitori della Categoria 1:"Rendere riciclabili gli imballaggi non riciclabili, " e propone di utilizzare la nanoingegneria per creare un materiale riciclabile in grado di sostituire il complesso imballaggio multistrato, imitando il modo in cui la natura utilizza solo pochi elementi costitutivi molecolari per creare un'enorme varietà di materiali.
"Negli ultimi anni avevo notato con interesse che settori come quello automobilistico, elettrodomestico, e persino le lattine di alluminio stavano trasformando i loro modelli di business da prodotti tradizionali a servizi, dove i beni sono progettati per essere recuperati e riutilizzati, "Il dottor Beckman ha detto. "Al contrario, il paradigma dell'industria chimica ha, da 150 anni, stato di breve durata e monouso. Infatti, uno studio ha scoperto che gli Stati Uniti riciclano solo il 9% dei rifiuti di plastica, ben dietro l'Europa (30 per cento) e la Cina (25 per cento). 1
"Dal momento che le plastiche semplici sono composte da molecole che possono essere manipolate per svolgere varie funzioni, Mi chiedevo se si potesse trasformare una molecola da prodotto a servizio, con le applicazioni più interessanti di questo sono i tessili e il packaging."
Secondo il dottor Beckman, gli attuali strati di imballaggio per prodotti alimentari e contenitori per bevande sono realizzati con diversi materiali che sono responsabili del mantenimento della freschezza, bloccare la luce UV, tenendo gli inchiostri per l'etichettatura, ecc. Poiché il processo di fabbricazione iniziale, gli strati non possono essere facilmente separati e quindi non possono essere riciclati.
La soluzione del team di Pitt è alterare la nanostruttura del polietilene – plastica semplice – per imitare le proprietà di altri materiali complessi (come PET, EVOH, o anche alluminio) negli attuali imballaggi in laminato. Poiché la chimica di base di ogni strato rimarrebbe il polietilene, gli imballaggi possono poi essere raccolti con altre plastiche e riciclati con metodi tradizionali, rimuovendolo dal flusso di rifiuti.
L'importanza di ridurre e riutilizzare la plastica è chiara:secondo il rapporto New Plastic Economy 2016 della fondazione, entro il 2050 si prevede che gli oceani conterranno più plastica che pesci (in peso), e l'intera industria della plastica consumerà il 20% della produzione totale di petrolio, e il 15 per cento del bilancio annuale del carbonio.
Wendy Schmidt, Partner filantropico principale dell'iniziativa New Plastics Economy della fondazione, notato, "Le innovazioni tecniche sviluppate dai nostri vincitori sono esattamente ciò che è necessario per iniziare ad affrontare la cultura materiale dispendiosa del secolo scorso che sta creando quantità crescenti di microplastiche e detriti di plastica sulle nostre coste, nei nostri oceani, discariche e persino i nostri stessi corpi".
"La creazione di imballaggi riciclabili è una delle sfide più difficili se vogliamo creare una vera economia circolare negli Stati Uniti, poiché ogni anno decine di milioni di tonnellate di rifiuti di imballaggio finiscono direttamente in discarica, " ha detto il Dr. Beckman. "Ci auguriamo che il nostro design non solo possa stabilire un nuovo standard per le plastiche ad alte prestazioni e riciclabili, ma stimolerà le persone a pensare ad altri modi in cui possiamo trasformare i prodotti molecolari in servizi rispecchiando la natura e sfruttando gli elementi costitutivi delle nanostrutture".
