Valorizzare i rifiuti marini con un nuovo approccio alla produzione di metanolo
La plastica è essenziale per la vita moderna; tuttavia, la gestione dei relativi rifiuti solleva sempre più preoccupazioni. Secondo le stime del Parlamento europeo, ogni anno finiscano negli oceani tra i 4,8 e i 12,7 milioni di tonnellate di plastica. Il progetto CCLEANER, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha affrontato questo problema esplorando metodi ecocompatibili intesi a riciclare chimicamente i rifiuti plastici.
Processi di riciclaggio chimico
La forma più nota di riciclaggio della plastica è quella meccanica, che prevede il suo smistamento in base alla tipologia per rilavorarla successivamente fino a trasformarla in materiali utilizzabili. Sebbene la fase di smistamento sia essenziale, poiché ogni tipo di plastica ha una composizione diversa che ne determina il miglior modo di utilizzo, si tratta di un’operazione costosa e ad alta intensità di lavoro. Il riciclaggio meccanico impiega inoltre quantità eccessive di acqua per pulire la plastica riciclata, con conseguenti costi elevati a livello ambientale ed economico. Il riciclaggio chimico offre il vantaggio di scomporre o ricostruire le molecole di plastica per riutilizzarle. La gassificazione, un processo basato sulla pirolisi, impiega il carbonio della plastica marina per convertirlo in sostanze chimiche preziose come il metanolo. Prima che esso avvenga, si ricorre alla carbonizzazione idrotermale per generare idrochar, un solido di alta qualità in grado di favorire tale processo. Poiché la maggior parte delle materie plastiche viene inizialmente prodotta a partire da combustibili fossili, le sostanze chimiche recuperate sono adatte a molte delle stesse applicazioni, il che consente di incrementare la valorizzazione dei rifiuti derivati dalla plastica. Il metanolo e l’idrochar sono i principali prodotti generati dalla plastica riciclata chimicamente. Il primo di questi è un elemento costitutivo di molti materiali, non solo della plastica; inoltre, esso viene utilizzato come fonte di energia pulita per veicoli, celle a combustibile e stufe. Il secondo, invece, non è solamente in grado di potenziare ulteriormente il processo di gassificazione, ma può anche essere usato come sostituto ecocompatibile del carbone e del coke.
Alla ricerca di soluzioni a zero emissioni
Sebbene questi risultati siano entusiasmanti ed essenziali in vista della transizione verso l’economia circolare, sussiste un problema: l’energia necessaria per dare luogo alla pirolisi spesso produce gas a effetto serra. Un importante obiettivo di CCLEANER, di conseguenza, è costituito dalla riduzione dell’impatto ambientale esercitato dal processo di riciclaggio chimico. Secondo Yi Cheng, ricercatore impegnato nel progetto: «In termini di bilancio totale, un metodo di produzione commercializzato richiede una fonte di carbonio (rifiuti plastici), una di idrogeno (acqua) ed energia (rinnovabile).» CCLEANER ha impiegato algoritmi di apprendimento automatico al fine di esplorare numerosi aspetti legati all’operazione di riciclaggio. I ricercatori hanno confrontato i modelli di processo degli impianti a terra e a bordo delle navi, avvalendosi inoltre dell’intelligenza artificiale per analizzare i rifiuti di plastica in fase di lavorazione. Cheng afferma: «Il progetto fornisce un approccio fattibile alla risoluzione del problema dei rifiuti plastici marini galleggianti. Abbiamo impiegato un metodo basato sull’apprendimento automatico per affrontare l’instabilità della materia prima, che rappresenta un ostacolo all’upcycling delle più svariate particelle di plastica.» Grazie all’impiego dell’acqua marina come mezzo di reazione e a quello di fonti di energia rinnovabile come il vento, le onde e il sole, CCLEANER ha sviluppato un approccio innovativo al riciclaggio chimico della plastica. Le esaustive valutazioni del ciclo di vita e le analisi tecno-economiche condotte nel corso del progetto hanno determinato l’elaborazione di raccomandazioni politiche d’impatto. Il metanolo verde prodotto a partire dai rifiuti di plastica recuperati dai mari è un obiettivo a portata di mano. Immaginate una nave o un’isola artificiale dove si raccoglie la plastica e, grazie all’energia, si realizza un processo di riciclaggio chimico che genera prodotti di alto valore. Con investimenti continui in un futuro a emissioni zero, le innovazioni di CCLEANER nelle tecnologie di carbonizzazione idrotermale consentiranno di ottenere oceani più puliti e di generare sostenibilità economica e ambientale, rendendo questa visione una realtà.
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