L'effetto delle frazioni di plastica dei rifiuti di costruzione e demolizione sulle proprietà composite wood-Polymer

La produzione globale di rifiuti è cresciuta in modo significativo nel corso della storia e si prevede che aumenterà di decine di percentuali in futuro, a meno che non si zioni^{un’azione 1}. In particolare, i paesi ad alto reddito hanno generato più di un terzo dei rifiuti mondiali, sebbene essi rappresentano solo il 16% della popolazione mondiale¹. Il settore delle costruzioni è un produttore significativo di questi rifiuti a causa della rapida urbanizzazione e della crescita della popolazione. Secondo le stime, circa un terzo dei rifiuti solidi globali è costituito da progetti di costruzione e demolizione; tuttavia, i valori esatti provenienti da aree diverse sono^{mancanti 2}. Nell’Unione europea (UE), la quantità di rifiuti da costruzione e demolizione (CDW) è di circa il 25%-30% della produzione totale di^{rifiuti 3}e comprende materie prime secondarie preziose e significative, come la plastica. Senza la raccolta e la gestione organizzate, la plastica può contaminare e influenzare negativamente gli ecosistemi. Nel 2016 sono state generate 242 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica nel mondo¹. La quota di plastica riciclata in Europa era solo del 31,1%⁴.

La scarsità di risorse ha creato la necessità di cambiare le pratiche verso un’economia circolare, in cui gli obiettivi sono di utilizzare i rifiuti come fonte di risorse secondarie e recuperare i rifiuti per il riutilizzo. La crescita economica e l’impatto ambientale minimizzato saranno creati dall’economia circolare, che è un concetto popolare in Europa. La Commissione europea ha adottato un piano d’azione dell’Unione europea per un’economia circolare, che ha fissato obiettivi e indicatori per i^{contributi 5}.

Norme e leggi ambientali più severe stanno contribuendo al settore delle costruzioni che si sta ade utilizzando maggiori sforzi nella gestione dei rifiuti e nelle questioni relative al riciclaggio dei materiali. Ad esempio, l’Unione europea (UE) ha fissato obiettivi per il recupero dei materiali. A partire dal 2020, il tasso di recupero materiale di CDW non pericolosi dovrebbe essere del 70%⁶. La composizione della CDW può variare ampiamente da una posizione geografica all’altra, ma è possibile identificare alcune caratteristiche comuni, tra cui, ad esempio, la plastica che è una materia prima potenziale e preziosa per i compositi del polimero di legno. Il riutilizzo della plastica è un passo concreto verso un’economia circolare in cui i polimeri in plastica vergine vengono sostituiti da polimeri riciclati.

I materiali compositi sono un sistema multi-fase, costituito da un materiale a matrice e da una fase di rinforzo. Il composito polimero di legno (WPC) contiene tipicamente polimeri come matrice, materiali legnosi come rinforzo e additivi per migliorare l’adesione, come agenti di accoppiamento e lubrificanti. Il WPC può essere conosciuto come un materiale rispettoso dell’ambiente perché la materia prima può essere fonte da materiali rinnovabili, come l’acido polilattico (PLA) e il legno. Secondo l’ultima innovazione⁷, gli additivi di WPC possono essere basati su fonti rinnovabili. Inoltre, la fonte della materia prima può essere riciclata (non vergine), che è un’alternativa ecologicamente e tecnicamente superiore⁸. Ad esempio, i ricercatori hanno studiato il WPC estruso che contiene CDW e hanno scoperto che le proprietà dei compositi basati su CDW erano a un livello^{accettabile 9}. Anche l’utilizzo di materie prime riciclate come componente per il WPC è accettabile dal punto di vista ambientale, come dimostrato da diverse valutazioni. Nel complesso, è stato dimostrato che l’utilizzo di CDW nella produzione di WPC può diminuire le influenze ambientali della gestione CDW¹⁰. Inoltre, è stato scoperto che l’utilizzo di plastica riciclata in polipropilene (PP) in WPC ha il potenziale per ridurre il riscaldamento globale¹¹.

La quantità di polimeri riciclati disponibili aumenterà in futuro. La produzione globale di plastica è aumentata in media di circa il 9% rispetto all’anno, e si prevede che questo incremento continuerà nei^{prossimi 12}. I tipi di polimero plastico più generali sono, tra l’altro, il polipropilene (PP) e il polietilene (PE). Le quote della domanda totale di PE e PP sono state rispettivamente del 29,8% e del 19,3%, in Europa nel 2017⁴. Il mercato globale del riciclo della plastica dovrebbe crescere a un tasso di crescita annuo del 5,6% nel periodo 2018-2026¹³. Una delle principali applicazioni in cui viene utilizzata la plastica è la costruzione e la costruzione. Ad esempio, quasi il 20% della domanda totale di plastica europea è stata associata alle applicazioni edilizie e edilizie⁴. Da un punto di vista economico, l’uso di polimeri riciclati nella produzione WPC è un’alternativa interessante, che porta alla produzione di materiali a basso costo. Ricerche precedenti hanno dimostrato che gli effetti fisici hanno un’influenza più forte sui materiali estrusi realizzati in plastica secondaria rispetto al materiale vergine corrispondente, ma le proprietà dipendono dalla fonte plastica¹⁴. Tuttavia, l’uso di plastica riciclata diminuisce la forza di WPC a causa della minore compatibilità¹⁵. La variazione tra le strutture dei polimeri plastici causa preoccupazioni per il riuso e il riciclaggio, che contribuiscono all’importanza dello smistamento della plastica basato sul polimero.

Questo studio intende valutare l’utilizzo del materiale plastico da CDW come materia prima per WPC. Le frazioni polimere valutate nello studio sono acrilonitrile butadiene styrene (ABS), polipropilene (PP) e polietilene (PE). Queste sono note come frazioni di plastica universali all’interno di CDW. Le frazioni polimere sono trattate con processi di produzione generali, come l’agglomerazione e l’estrusione, e vengono testate con test di proprietà meccanica universali. L’obiettivo primario dello studio è quello di scoprire come le proprietà del WPC cambierebbe se i polimeri riciclati fossero utilizzati come materia prima in matrice invece che come polimeri vergini primari.

Sulla base del centro di gestione dei rifiuti (locale) (Etel-Karjalan J’tihuolto Oy), è stato mostrato come viene immagazzinato cdW ricco di plastica. È stato dimostrato che è inclusa una grande quantità di materiale plastico e sono stati mostrati alcuni esempi di polimeri plastici CDW. I ricercatori hanno raccolto i polimeri più adatti per un’ulteriore elaborazione, come ABS, PP e PE. I polimeri desiderati (PE, PP, ABS) sono stati identificati mediante spettroscopia portatile vicino all’infrarosso (NIR). Sono stati presentati esempi di prodotti WPC in cui i materiali plastici raccolti potevano essere utilizzati come materia prima. La definizione del composito e i suoi vantaggi sono stati spiegati.