Cambiamento climatico e stampa 3d il problema del PLA

Mentre il nostro ecosistema sta collassando, siamo almeno fortunati a testimoniare l’ascesa di una forma di produzione potenzialmente più sostenibile in coincidenza con l’ascesa di materiali potenzialmente più sostenibili. Nei prossimi articoli tratteremo sia i nuovi materiali che stanno emergendo per l’uso con la stampa 3D, sia i modi in cui la stampa 3D potrebbe contribuire a un mondo sconvolto dal clima.

Come discusso in una storia precedente, le major petrolifere sperano di passare ai prodotti petrolchimici mentre il mondo tenta di sostituire i combustibili fossili con energia rinnovabile. A causa del ruolo storico che questi conglomerati hanno avuto nel nostro continuo collasso ecologico e della necessità di base di allontanarsi del tutto dai combustibili fossili, la società industriale potrebbe invece mirare a soppiantare i polimeri a base di petrolio con polimeri derivati ​​da altre fonti naturali.

In questa serie, discuteremo dei biopolimeri che potrebbero diventare materie prime di spicco nella produzione additiva (AM), così come alcuni che sono già utilizzati nella stampa 3D. Uno di questi è così importante, tuttavia, che vale la pena spendere un intero articolo sull’argomento. Naturalmente, abbiamo iniziato con l’acido polilattico (PLA).

Da dove viene il PLA?
Il PLA è il materiale più popolare per le stampanti 3D desktop, in gran parte dovuto al fatto che è facile da elaborare e ha una durata decente. Molti operatori di stampanti 3D ritengono inoltre che il PLA sia sicuro poiché deriva da materiali naturali. Il PLA è composto da zuccheri naturali, che possono essere derivati ​​da amido di mais, canna da zucchero, nonché radici di manioca, patatine o amido. In parte a causa dei massicci sussidi per il mais negli Stati Uniti , il marchio più ampiamente disponibile di PLA è l’ Ingeo a base di mais di NatureWorks, di proprietà congiunta di Cargill, la più grande azienda privata negli Stati Uniti, e il petrolio di proprietà statale tailandese e attività nel settore del gas PTT Public Company Limited. Il secondo produttore di PLA è Corbion, che produce PLA di marca Luminy da canna da zucchero.

Ingeo proviene da una specifica razza di mais nota come mais ammaccato giallo di grado 2 (o “mais di campo”), coltivato per scopi industriali come mangimi per bestiame, dolcificante, etanolo, amido per adesivi e altri materiali, e Ingeo. Il PLA è prodotto solo dai chicchi di mais, che vengono macinati prima dell’estrazione dell’amido e convertiti dal glucosio in destrosio. I microrganismi fermentano il destrosio in acido lattico, che viene quindi convertito in lattide e formato in lunghe catene polimeriche utilizzando la polimerizzazione ad apertura dell’anello per creare PLA.

Quanto è sostenibile il PLA?
L’istinto potrebbe dirci che il PLA è più sostenibile delle materie plastiche a base di petrolio perché non derivano dal petrolio o dal gas naturale, ma dalla biomassa. Pertanto, soppiantare i prodotti petroliferi con il PLA potrebbe ridurre l’ 1% delle emissioni di gas serra (GHG) degli Stati Uniti associate alla produzione di plastica. In effetti, uno studio del 2017 ha stabilito che così facendo ridurrebbe le emissioni di gas a effetto serra del 25 percento e che, alimentando gli impianti di produzione di plastica (PLA o meno) con energia rinnovabile, le emissioni potrebbero essere ridotte dal 50 al 75 percento.

Tuttavia, ci sono altri fattori da considerare in relazione al PLA che dovrebbero essere presi in considerazione, molti dei quali sono associati alle colture utilizzate per produrre il PLA. Il PLA rilascia meno gas a effetto serra dal degassamento in quanto si degrada nell’ambiente rispetto alla petroplastica; tuttavia, i fertilizzanti e i pesticidi utilizzati per far crescere le piante che compongono il PLA potrebbero rilasciare più inquinanti . Ciò potrebbe essere ridotto passando a colture biologiche non modificate geneticamente. Nel frattempo, NatureWorks offre ai suoi clienti la possibilità di acquistare Ingeo non OGM, ma il prodotto predefinito utilizza piante OGM, che sono correlate al maggiore utilizzo di pesticidi .

Inoltre, i fertilizzanti utilizzati per coltivare materie prime in PLA sono responsabili di una grande quantità di emissioni di GHG. L’ossido di azoto, un sottoprodotto di fertilizzanti a base di azoto a basso costo, è 310 volte più potente del biossido di carbonio. Un produttore di bioplastica concorrente ha calcolato che “se Natureworks fosse a pieno regime nella produzione creerebbe 56 [grammi di terra] di biossido di carbonio equivalente più di tutte le discariche combinate negli Stati Uniti …”

Anche il PLA è considerato compostabile e riciclabile, ma una tale categorizzazione è fuorviante a causa del fatto che può essere compostato solo in un impianto di composizione industriale. Solo un quarto delle 113 strutture di questo tipo negli Stati Uniti accetta rifiuti domestici. In altre parole, non solo il PLA non è compostabile nel proprio cortile, ma è persino difficile compostare tramite la raccolta dei rifiuti urbani negli Stati Uniti

Di conseguenza, il PLA negli Stati Uniti tende a finire in discarica, con i ricercatori che non sono in grado di determinare l’esatto tasso di decomposizione naturale ma che stimano tra 100 e 1.000 anni. Man mano che si decompone, rilascia metano, un gas 23 volte più potente del biossido di carbonio.

Dobbiamo anche notare la quantità di acqua necessaria per produrre PLA, che è circa 2,5 volte inferiore a quella necessaria per produrre polistirolo, ma il 38 percento in più rispetto al polipropilene e il 10 percento in più rispetto al PET. Se consideriamo il consumo totale di acqua durante la produzione, alcune stime indicano che sono necessari circa 50 kg di acqua per un chilogrammo di PLA . Questo è probabilmente più alto di quanto immaginassi, ma è ancora significativamente inferiore ai 700 Kg necessari per un chilogrammo di Poliammide 66. Se osserviamo l’ impronta idrica delle bioplastiche un ricercatore ha scoperto che il PLA si confronta bene con quasi tutte le bioplastiche in questo senso.

Potremmo considerare la quantità di terra richiesta dalle materie prime per il PLA. La Plastic Pollution Coalition ha previsto che, per soddisfare la domanda globale di bioplastiche entro il 2019, sarebbero necessari 3,4 milioni di acri di terra (più grandi di Belgio, Paesi Bassi e Danimarca messi insieme). In un mondo sconvolto dal clima con una popolazione in aumento, dove i rendimenti agricoli si stanno riducendo a causa del clima instabile, dell’aumento della siccità e di altri parassiti, i terreni per le bioplastiche competeranno con i terreni utilizzati per la produzione alimentare.

Ciò è quindi collegato al modo in cui viene utilizzata la terra dalle aziende agricole manifatturiere PLA. Mettendo da parte i suoi problemi che non sono direttamente legati alla crisi climatica – come le sue violazioni dei diritti umani, il traffico di minori e l’ accaparramento di terre – Argill è stato pesantemente coinvolto nella deforestazione per fare spazio alla produzione delle sue colture, come soia , palma olio e cacao .

Per tutti questi motivi, dovremo considerare attentamente il ruolo che vogliamo che la plastica, a base di petro o altro, svolga in una società vincolata dalle perturbazioni climatiche. Nella prossima sezione di questa serie, considereremo più di queste bioplastiche con la speranza di superare alcuni dei problemi associati alla plastica preferita della stampa 3D desktop, PLA.

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