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DAI POLIMERI SINTETICI ALLE PLASTICHE BIODEGRADABILI Referente Prof. Anna Maria Madaio IT- Settore Tecnologico - “B. FOCACCIA” Salerno Piano dell’Offerta Formativa 2011/2012 Presentazione del Progetto:

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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:

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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)

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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

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PolietileneH2C=CH2

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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

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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

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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

....

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Plastica

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Composizione media dei

rifiuti solidi urbani

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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!

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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

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La plastica non può quindi essere smaltita in discarica insieme ad altri tipi di rifiuti!

Raccolta differenziata!

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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

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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.

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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

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Come ovviare?

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Riutilizzare

Sterilizzazione e ri-utilizzo di contenitori usati

(Soluzione non gradita dal mercato italianoanche nel caso del vetro)

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Riciclare

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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.

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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

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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)

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Mater-Bi

Polimero da amido, che viene processato attraverso estrusione e termoformatura, filmatura per soffiaggio e

laminazione e stampaggio ad iniezione.

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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.

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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.

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Nuove Frontiere: Bioplastiche da rifiuti!

Materiale plastico biodegradabile dagli scarti della lavorazione industriale dei pomodori (bucce)

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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!

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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

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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

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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

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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.

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BUON LAVORO!