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DAI POLIMERI SINTETICI ALLE PLASTICHE BIODEGRADABILI
Referente Prof. Anna Maria Madaio
IT- Settore Tecnologico - “B. FOCACCIA” SalernoPiano dell’Offerta Formativa 2011/2012
Presentazione del Progetto:
Cosa sono i polimeri?
• I polimeri sono macromolecole costituite da un numero elevato di piccole unità strutturali chiamate monomeri.
I polimeri possono essere
naturali (es. caucciù,cellulosa)
artificiali (modificazione chimica di quelli naturali – es. celluloide-nitrato di cellulosa)
sintetici (creati chimicamente, derivati dal petrolio)
Polimeri sintetici
CH2 CHn
CH CH2
OC
O
CH3
n
CH2 C
CH3
C O
O CH3
n
CH CH2
C
NH2
O
n
CH CH2
C
N
n
CH CH2
CH3
n
PolietileneH2C=CH2
Storia dei polimeriAnno Avvenimento
1839 Charles GOODYEAR Vulcanizzazione della gomma naturalemediante aggiunta di zolfo al lattice della gomma seguita da riscaldamento. Gomma più resistente ai solventi e più elastica
1844 F. WALTON Produzione del LINOLEUM a partire da olio di lino ed estratti di resine vegetali
1845 C.F. SCHOENBEIN Sintesi del nitrato di cellulosa, materia prima per la celluloide
1851 Nelson GOODYEAR Vulcanizzazione prolungata della gomma naturale in presenza di un eccesso di zolfo (50% circa) produce una sostanza dura, l’EBANITE
1900 I polimeri disponibili sul mercato sono ancora molto limitati: il solo polimero sintetico è la celluloide, mentre la ceralacca, la guttaperca e l’ebanite sono derivati da polimeri naturali
Storia dei polimeriAnno Avvenimento
1907 Leo H. BAEKELAND Scoperta della BAKELITE, una resina fenolo-formaldeide che rappresenta il primo grande successo commerciale dei polimeri sintetici. Utilizzata in applicazioni di isolamento elettrico
1912 I. OSTROMISLENKI Sintesi del POLIVINILCLORURO (PVC). Disponibile sul mercato a partire dal 1927
1930 I.G. FARBEN Sintesi del POLISTIRENE (PS)
1935-39 ICI Sintesi del POLIETILENE (PE) E DEL POLIMETILMETACRILATO (PMMA),nome commerciale Perspex
1941 H.W. CAROTHERS Sintesi della POLIAMMIDE (PA), Nylon
1941-1960
Grande sviluppo industriale della produzione di polimeri sintetici
1954 Giulio NATTA Grande scoperta scientifica nel campo dei polimeri, che gli valse il premio Nobel per la chimica nel 1963: polimerizzazione stereospecifica e sintesi del POLIPROPILENE isotattico (PP)
1957 MONTECATINI Produzione industriale di PP nella fabbrica di Ferrara e sua commercializzazione sotto il nome di MOPLEN
Plastica
Dagli anni sessanta la plastica è diventata protagonista della nostra epoca
Nuovi materiali polimerici vengono sintetizzati dall’industria chimica
PS
PVA PET
PC
PURPAN
HDPE
LDPE
LLDPE
PE
PPPMMA
PET
....
Plastica
Composizione media dei
rifiuti solidi urbani
I polimeri di sintesi non sono biodegradabili
Essendo composta da materiali artificiali che non rientrano nei naturali processi di decomposizione operati dai vari
microrganismi, la plastica impiega anche secoli per essere degradata!
OGGETTO/MATERIALE TEMPO DI BIODEGRADABILITA’
SCARTI DI MELA 2 MESI
TETRAPACK 3 MESI
QUOTIDIANI E RIVISTE 4 – 12 MESI
POLISTIROLO 50 ANNI
FERMALATTINE 450 ANNI
SACCHETTO DI PLASTICA 100 – 1000 ANNI
PIATTO DI PLASTICA 100 – 1000 ANNI
BOTTIGLIA DI PLASTICA 100 – 1000 ANNI
CARTA TELEFONICA 1000 ANNI
PANNOLINO USA E GETTA 450 ANNI
PANNOLINO BIODEGRADABILE 1 ANNO
La plastica non può quindi essere smaltita in discarica insieme ad altri tipi di rifiuti!
Raccolta differenziata!
L’isola di plastica...
Creata da 4 milioni di tonnellate di rifiuti in mare che si addensano, per una particolare combinazione di correnti,nella parte settentrionale dell’
Oceano Pacifico, con un’area di estensione pari a due volte il Texas per 10 metri di profondità!
http://www.youtube.com/watch?v=r1XdVeOXhLI
Pacific Trash Vortex
http://www.focus.it/Allegati/2011/3/trash_vortex_29907.swf?width=760&height=530
FotodegradazioneLa fotodegradazione viene promossa da radiazioni UV(lunghezza d'onda 290-400 nm) che attivano, per effetto dei radicali idrogeno, la rottura dei legami C-C e la formazione di idroperossidi,composti termolabili, innescando così una reazione a catena di depolimerizzazione.
La plastica si disintegra in frammenti sempre più piccoli, ma che mantengono la caratteristica struttura polimerica
Il processo può proseguire fino a livello molecolare, senza che i polimeri vengano spezzati: cosa che li rende, di fatto, non biodegradabili.
Questi frammenti saranno ad un certo punto così piccoli da poter essere ingeriti dagli organismi acquatici, che li scambiano per zooplancton, aprendo alla plastica la porta di ingresso della catena alimentare, causando danni irreparabili a tutto l'ecosistema.
Le plastiche contribuiscono all’accumulo di CO2 nell’atmosfera
In Italia vengono consumate 300.000 tonnellate all’anno di polietilene e la distruzione degli involucri di PE immette nell’aria 200.000 tonnellate di CO2 ogni anno.
Per la produzione di PE si impiegano 450.000 tonnellate di petrolio ogni anno
Come ovviare?
Riutilizzare
Sterilizzazione e ri-utilizzo di contenitori usati
(Soluzione non gradita dal mercato italianoanche nel caso del vetro)
Riciclare
Biodegradare: le bioplastiche
La bioplastica è un tipo di plastica biodegradabile in quanto derivante da materie prime di origine vegetale, rinnovabili annualmente.
La maggior parte delle bioplastiche si ricavano dall’amido di vari prodotti agricoli, come il mais o le patate, mentre ad uno stadio di avanzamento tecnologico minore sono le bioplastiche derivate da altre sostanze vegetali.
Le bioplastiche: un esempio di prodotto eco-compatibile
I biopolimeri ottenuti da fonti rinnovabili sono presenti con successo sul mercato.
Hanno il vantaggio della ecompatibilità sia in riferimento alla loro produzione che in fase di smaltimento, rapido e CO2-free
Polimero che deriva dall’ acido lattico; possiede un’eccellente brillantezza e stampabilità, è
saldabile, mostra ottima resistenza a cibo, grassi e oli e una moderata permeabilità all’ossigeno e
all’umidità.
PLA (Acido Polilattico)
Mater-Bi
Polimero da amido, che viene processato attraverso estrusione e termoformatura, filmatura per soffiaggio e
laminazione e stampaggio ad iniezione.
BIOPAR®
Materiale composto da amido derivato dalle patate, termoplastico, mescolato con un polimero sintetico
biodegradabile, a cui vanno aggiunti specifici additivi per compensare l’immiscibilità dei due
componenti.
Biograde 200C
Nuovo materiale biodegradabile trasparente, a base di cellulosa. Il principale vantaggio del materiale è la
facilità di lavorazione con le convenzionali linee di estrusione, che non richiede quindi modifiche agli
impianti tradizionali.
Nuove Frontiere: Bioplastiche da rifiuti!
Materiale plastico biodegradabile dagli scarti della lavorazione industriale dei pomodori (bucce)
Nuove Frontiere: Bioplastiche da rifiuti!
Scarto del Finocchio:(il 30% del raccolto rappresenta il valore medio di scarto della lavorazione)
Siero di latte : (rappresenta il 70% dei reflui delle industrie casearie)
Bioplastica!
VANTAGGI SVANTAGGI
PLASTICA Bassi costi di produzione
(legato al prezzo del petrolio)
Ottime proprietà fisico-
chimiche (resistenza
meccanica, inerte dal punto di
vista chimico,leggerezza,
versatilità)
Tempi di degradazione lunghi
Prodotta da materie prime non
rinnovabili
Se bruciata libera sostanze
inquinanti
BIOPLASTICA Prodotta da materie prime
rinnovabili
Biodegradabile in tempi brevi
Azzeramento delle emissioni di
CO2 in tempi brevi
Diminuzione dei terreni
disponibili per coltivazioni a
scopo alimentare
Processi di produzione
relativamente costosi
Piano di lavoro
2 Febbraio Prof. Aquila
Presentazione del progetto
Lo sviluppo sostenibile e la Green Chemistry
7 febbraio Prof. Colucci
I polimeri sintetici: classificazione e proprietà
Meccanismi di polimerizzazione.
Polietilene e sua produzione industriale
16 febbraio Prof. Aquila
Polimeri sintetici di uso comune
Riutilizzo e riciclo dei Polimeri sintetici
1 marzo Prof. Madaio
Polimeri naturali
Polimeri biodegradabili: proprietà, applicazioni, vantaggi e svantaggi
8 marzo Prof. Madaio
Caratteristiche chimiche di alcuni polimeri biodegradabili: PLA, Mater-Bi, BIOGRADE 200C, BIOPAR...
Nuove frontiere nel campo delle bioplastiche: Biopolimeri da scarti di lavorazione industriale
23 febbraio Prof. ColucciProduzione di Polipropilene e PolistireneImpianti di recupero
Piano di lavoro
Piano di lavoro
13;20;27 marzo, 3 aprile Proff Romano, Aquila, Madaio
Attività di laboratorio: Produzione di Bioplastiche da scarti di finocchio e siero refluo dell’industria casearia.
12;19;24 aprile
Produzione di materiali: preparazione di materiale multimediale relativo all’attività svolta.
BUON LAVORO!