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La Storia della Plastica

Vi abbiamo già parlato della plastica sul blog di Green Idea Technologies: lo abbiamo fatto raccontandovi della larva che si nutre di polietilene, scoperta dalla biologa Federica Bertaccini; o quando abbiamo trattato l'argomento degli Ocean Trash Vortex; oppure, con la storia di Bojan Slat, il giovane olandese che vuole ripulire gli oceani dai vortici di spazzatura con il suo ambizioso progetto, The Ocean Clean Up.

Le materie plastiche sono sicuramente il materiale più utilizzato dalla cosiddetta civiltà industriale, tanto che si parla del nostro tempo come dell'Era della Plastica.
Le caratteristiche vantaggiose rispetto ai materiali metallici e non metallici sono: l'elevata leggerezza, l'economicità, la facilità di lavorazione, l'isolamento acustico, termico, elettrico e meccanico, l'idrorepellenza e l'inattaccabilità da parte di muffe, funghi e batteri.
È relativamente poco costosa e facile da produrre, resistente, duttile, impermeabile, isolante. Ha molte caratteristiche che la rendono il materiale più utilizzato per la produzione di beni di uso quotidiano e non. Fate un esperimento: provate a fermarvi e a guardarvi intorno, poi iniziate a contare gli oggetti di plastica che riuscite a vedere...
Impressionante vero?! La plastica è nelle nostre vite, che ci piaccia o no. E con sé porta le conseguenze di cui abbiamo parlato nei precedenti articoli del nostro blog.

Per questo motivo, abbiamo deciso di dedicare a questo materiale un articolo di approfondimento. Da quanto tempo esiste? Come è nato? Come ha fatto a diventare così indispensabile?

Sin dall’antichità, l’uomo ha utilizzato dei veri e propri “polimeri naturali”, come l’ambra, il guscio di tartaruga, il corno, la colofonia, il coppale e la guttaperca (ancora oggi utilizzata in campo farmaceutico).
La plastica è una sostanza organica, come il legno, la carta, la lana. A differenza di queste altre materie prime, però, non è disponibile in natura e viene creata artificialmente dall'uomo. Si ottiene da risorse naturali: prevalentemente carbone, sale comune, gas e petrolio.
La IUPAC (Unione internazionale di chimica pura e applicata) nel definire le materie plastiche come "materiali polimerici che possono contenere altre sostanze finalizzate a migliorarne le proprietà o ridurre i costi", raccomanda l'utilizzo del termine polimeri al posto di quello generico di plastiche.

Il processo industriale di trattamento del petrolio per ottenerne derivati viene definito cracking: viene utilizzato per rompere le catene lunghe delle molecole di idrocarburi.

I polimeri più utilizzati derivano perlopiù da quattro prodotti chimici di base, a loro volta derivati dal petrolio: l'etilene, il propilene, il butadiene e lo stirene.
Possono essere costituiti da polimeri puri o miscelati con additivi o cariche varie. I polimeri più comuni sono prodotti a partire da sostanze derivate dal petrolio, ma vi sono anche materie plastiche sviluppate partendo da altre fonti.
Per produrli si utilizzano principalmente due processi: la polimerizzazione e la policondensazione, che avvengono entrambi in presenza di specifici catalizzatori. Nella polimerizzazione i monomeri (quali l'etilene e il propilene) vengono riaccorpati e legati in lunghe catene: si ottengono così i polimeri, ciascuno dei quali ha proprietà, struttura e dimensione diverse in funzione dei differenti tipi di monomeri di base.

L'altra procedura di largo impiego è la policondensazione: l’unione dei monomeri è favorita eliminando le molecole che si formano nella reazione (acqua e metanolo).

Per realizzare, poi, i prodotti finali, alle materie plastiche vengono aggiunti additivi, cioè sostanze che ne esaltano o ne attenuano le proprietà: i coloranti, gli antiossidanti, gli antistatici, i plastificanti o gli espandenti (per ottenere prodotti più leggeri, come il polistirolo). Inoltre, per aumentare la rigidità e migliorare altre proprietà meccaniche degli oggetti, vengono applicate cariche naturali o artificiali.
Possiamo suddividere i materiali polimerici puri in tre grandi famiglie:
Termoplastici: acquistano malleabilità quando vengono sottoposti all'azione del calore, il che permette la possibilità di modellarli in oggetti finiti; una volta freddi, tornano a essere rigidi e tale processo può essere ripetuto senza danneggiare il materiale.
Termoindurenti: dopo una fase iniziale di rammollimento per riscaldamento, induriscono per effetto della reticolazione e possono essere modellati. Se vengono sottoposti nuovamente a forti fonti di calore si decompongono carbonizzandosi.
Elastometri: sono deformabili ed elastici.

Ma quando è iniziato tutto questo?

La storia della plastica comincia nel 1862, quando il chimico inglese Alexander Parkes, crea e brevetta il primo materiale plastico semisintetico: la Parkesina (più nota poi come Xylonite).
È nel 1869, però, che il nuovo materiale assume un carattere industriale.

In quegli anni, il gioco del biliardo è molto in voga, e le palle sono fatte d'avorio preziosissimo, il che le rende particolarmente costose.
Per risolvere il problema, viene indetto un premio di 10 mila dollari per chi proporrà un'alternativa valida e, soprattutto, più economica. È così che si fa avanti John Wesley Hyatt, un tipografo che ha perfezionato la formula di Parkes: mescolando cellulosa vegetale e canfora ottiene la celluloide. La Hyatt Manifacturing Company di Albany è la prima azienda al mondo a produrre materie plastiche.


Nel 1907 è il turno del chimico belga Leo Baekeland: ottiene per condensazione tra fenolo e formaldeide la prima resina termoindurente di origine sintetica, che brevetterà nel 1910 con il nome di Bakelite. Il nuovo materiale ha un successo travolgente, diventando per molti anni la materia plastica più diffusa e utilizzata.
Nel 1912 un chimico tedesco, Fritz Klatte, scopre il processo per la produzione del polivinilcloruro (PVC), che avrà grandissimi sviluppi industriali solo molti anni dopo.
Un anno dopo, nel 1913, lo svizzero Jacques Edwin Brandenberger inventa il Cellophane, un materiale a base cellulosica, prodotto in fogli sottilissimi e flessibili. Viene da subito utilizzato nell'imballaggio di merci.


Con gli anni ’20 la “plastica” trova anche una rigorosa base teorica. Hermann Staudinger, dell’Università di Friburgo, avvia nel 1920 gli studi sulla struttura e le proprietà dei polimeri naturali e sintetici.
Gli anni ’30 e la seconda guerra mondiale segnano il passaggio definitivo verso quella che viene definita l'Era della Plastica, con la creazione di una vera e propria industria moderna: il petrolio diviene la “materia prima” da cui partire per la produzione e, al contempo, migliorano e si adattano alle produzioni massive le tecniche di lavorazione, a cominciare da quelle di stampaggio.
Nel 1935 Wallace Carothers sintetizza per primo il nylon (poliammide), una materiale che si diffonderà con la guerra al seguito delle truppe americane trovando una quantità di applicazioni: dalle calze da donna ai paracadute, le “fibre sintetiche” si affermano nelle nostre abitudini di consumo.
Partendo dal lavoro di Carothers, Rex Whinfield e James Tennant Dickson nel 1941 brevettano il polietilene tereftalato (PET, più noto come pile). Nel dopoguerra questo poliestere ebbe grande successo nella produzione di fibre tessili artificiali (Terylene), settore nel quale è largamente impiegato tuttora. Nel1973,Nathaniel Wyeth (Du Pont) brevettò la bottiglia in PET come contenitore per le bevande gassate. La bottiglia inventata da Wyet è ancora oggi lo standard per il confezionamento delle acque minerali e delle bibite.

Gli anni ’50 vedono la scoperta delle resine melammina-formaldeide, che permettono di produrre laminati per l’arredamento e di stampare stoviglie a basso prezzo, mentre le “fibre sintetiche” (poliestere, nylon) vivono il loro primo boom, alternativa “moderna” e pratica a quelle naturali.
È il 1954 l'anno del boom, non solo economico: l'imperiese Giulio Natta scopre il polietilene isotattico, che permette applicazioni sino ad allora impensabili, che nel 1963 gli frutterà il Premio Nobel, condiviso col tedesco Karl Ziegler, che l’anno precedente aveva isolato il polietilene.

Gli anni ’60 vedono il definitivo affermarsi della plastica come insostituibile strumento della vita quotidiana e come “nuova frontiera” anche nel campo della moda, del design e dell’arte. Il “nuovo” materiale irrompe nel quotidiano e nell’immaginario di milioni di persone, nelle cucine, nei salotti, permettendo a masse sempre più vaste di accedere a consumi prima riservati a pochi privilegiati, semplificando un’infinità di gesti quotidiani, colorando le case, rivoluzionando abitudini consolidate da secoli e contribuendo a creare lo “stile di vita moderno”.

I decenni successivi sono quelli della grande crescita tecnologica, della progressiva affermazione per applicazioni sempre più sofisticate eimpensabili, grazie allo sviluppo dei cosiddetti “tecnopolimeri”.

Il polimetilpentene (o TPX) utilizzato soprattutto per la produzione di articoli per i laboratori clinici, resistente alla sterilizzazione e con una perfetta trasparenza; le poliimmidi, resine termoindurenti che non si alterano se sottoposte per periodi anche molto lunghi a temperature di 300°C e che per questo vengono utilizzate nell’industria automobilistica per componenti del motore o per i forni a microonde. I "tecnopolimeri" hanno tali caratteristiche di resistenza sia termica che meccanica tanto da essere spesso superiori ai metalli speciali o alla ceramica, tanto che vengono utilizzati nella produzione di palette per turbine e di altre componenti dei motori degli aviogetti, o nella produzione di pistoni e fasce elastiche per automobili.

Le materie plastiche più diffuse sul mercato sono:
Il PE (polietilene): usato per la produzione di sacchetti, cassette, nastri adesivi, bottiglie, sacchi per la spazzatura, tubi, giocattoli, etc...
Il PP (polipropilene): utilizzato per la produzione di oggetti per l'arredamento, contenitori per alimenti, flaconi per detersivi e saponi, moquettes, etc...
Il PVC (cloruro di polivinile): impiegato per la produzione di vaschette per le uova, tubazioni e pellicole isolanti...
Il PET (polietilentereftalato): utilizzato soprattutto per le bottiglie, ma anche per la produzione di fibre sintetiche.
Il PS (polistirene o meglio noto come polistirolo): usato per produrre vaschette per alimenti, posate, piatti, tappi, etc..

Tra le ragioni che spingono a fare la raccolta differenziata della plastica, oltre alla possibilità di trasformare i rifiuti in una risorsa, si può, senz'altro, annoverare la sua lenta degradabilità: i contenitori di materie plastiche abbandonati nell'ambiente impiegano dai 100 ai 1000 anni per degradarsi.
Lo smaltimento della plastica può essere effettuato attraverso il recupero o il riciclo della stessa, dalla quale è possibile non solo ottenere nuovi prodotti, ma anche energia, calore ed elettricità.

Abbracciare i valori dell'economia circolare è oggi fondamentale: sapevate che riciclando 1 Kg ( = 25 bottiglie ) di plastica, si risparmiano ben 30 KWh (che corrispondono a 300 lampadine da 100 W accese per 1 ora)?

Il riciclaggio meccanico prevede la trasformazione da materia a materia: la plastica non più utilizzata diventa il punto di partenza per nuovi prodotti. Questa tecnica consiste essenzialmente nella rilavorazione termica o meccanica dei rifiuti plastici.
Il riciclaggio chimico prevede il ritorno alla materia prima di base attraverso la trasformazione delle plastiche usate in monomeri di pari qualità di quelli vergini, da utilizzare nuovamente nella produzione. In pratica, i polimeri delle diverse plastiche vengono scomposti nei rispettivi monomeri, attraverso una "produzione al contrario".

La plastica non raccolta o non riciclata può essere destinata al recupero energetico mediante il processo di termovalorizzazione. Infatti, dopo uno specifico trattamento di selezione e triturazione è possibile ricavare combustibili alternativi (CDR) utilizzati nei processi industriali (per esempio nei cementifici) e per la produzione di energia termoelettrica. Basti pensare che con una bottiglia di plastica si può tenere accesa una lampadina di 60 watt per un'ora, anche se conosciamo bene i danni delle emissioni nocive causate dai processi di combustione dei derivati del petrolio, e sono in molti a criticare questo metodo.

Be the Change. Il Futuro è Circolare.

Per approfondire:
- https://it.wikipedia.org/wiki/Materie_plastiche
- https://mercatopoli.it/index.php?id=20893
- http://www.meccanoplast.it/old/storplas.html
- https://forum.termometropolitico.it/276251-la-storia-della-plastica.html
- http://gestione-rifiuti.it/smaltimento-plastica/

Andrea Federigi

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