Le bottiglie in PET scartate potrebbero un giorno servire come materia prima per i componenti delle batterie. I ricercatori della Penn State University negli Stati Uniti hanno convertito termicamente il polietilene tereftalato, o PET, in carbonio grafitico altamente cristallino. Grazie alla struttura ordinata di questo materiale carbonioso, gli scienziati sperano di poterlo utilizzare negli anodi delle batterie agli ioni di litio. Tuttavia, sono ancora necessari test elettrochimici per confermare questa ipotesi.

I ricercatori hanno studiato come gli additivi a base di grafene influenzino la disposizione degli atomi di carbonio durante la grafitizzazione. Ciò ha portato alla formazione di grandi cristalliti con strati di carbonio ben allineati. Le loro dimensioni superavano quelle della grafite naturale di riferimento utilizzata nello studio.

"La maggior parte delle persone considera una bottiglia di plastica un rifiuto una volta che non ne ha più bisogno", afferma Shakshi Sekar, autore principale dello studio e dottorando presso il Dipartimento di Ingegneria Energetica e Mineraria John e Willie Leone della Penn State University. Tuttavia, il materiale potrebbe essere utilizzato come materia prima per la produzione di grafite, necessaria per le moderne tecnologie delle batterie.

La grafite immagazzina gli ioni di litio nell'anodo della batteria

La grafite è un componente essenziale delle moderne batterie agli ioni di litio. Durante la carica, gli ioni di litio vengono immagazzinati tra gli strati di carbonio dell'anodo di grafite e rilasciati durante la scarica. Con l'espansione della mobilità elettrica, dell'elettronica di consumo e dei sistemi di accumulo di energia stazionari, la domanda di materiali anodici adatti è in costante aumento.

La grafite è classificata come risorsa minerale critica dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Allo stesso tempo, secondo la National Association for PET Container Resources (Napcor), il PET è una delle materie plastiche più utilizzate al mondo.

Negli Stati Uniti, molti consumatori portano le bottiglie di plastica vuote negli appositi contenitori di raccolta. Tuttavia, una parte significativa del materiale finisce nelle discariche o viene riciclata per produrre articoli di minor valore.

Allo stesso tempo, il PET è una delle plastiche da imballaggio più utilizzate. Viene impiegato, tra le altre cose, negli imballaggi per bevande, alimenti e cosmetici. Dopo l'uso, i rifiuti vengono riciclati in modi diversi a seconda del sistema di raccolta, della qualità del materiale e del livello di contaminazione.

Solo in Germania si contano 660.000 tonnellate di rifiuti in PET

Un rapporto di ricerca pubblicato nel 2022 dall'Agenzia federale tedesca per l'ambiente (FEA) indica un volume annuo di circa 660.000 tonnellate di rifiuti in PET per la Germania. Circa il 90% di questi è costituito da rifiuti prodotti dagli utenti finali. Queste cifre si basano su un'indagine di Conversio del 2019 e devono pertanto essere intese come un'indicazione della portata del problema, non come statistiche annuali aggiornate.

Delle circa 440.000 tonnellate di rifiuti in PET raccolti all'epoca dalle bottiglie con cauzione, 425.000 tonnellate, ovvero il 97%, sono state riciclate. In Germania, quindi, il materiale è già riciclato in misura elevata. Il processo studiato dalla Penn State è comunque interessante perché potrebbe consentire la produzione di un materiale grafitico tecnicamente superiore a partire da una materia prima contenente carbonio.

L'ossido di grafene funge da stampo per la crescita

Per gli esperimenti, il team di ricerca ha sminuzzato il PET e lo ha mescolato con una piccola quantità di ossido di grafene. Il materiale è stato poi riscaldato in condizioni controllate. Durante questo trattamento termico, gli atomi di carbonio si sono riorganizzati.

I ricercatori hanno ottenuto i migliori risultati con un contenuto di ossido di grafene pari al 2,5% in peso. In queste condizioni, il materiale ha sviluppato dimensioni dei cristalliti superiori a quelle della grafite naturale. Ciò indica un eccezionale grado di ordine strutturale.

Secondo i ricercatori, i gruppi funzionali contenenti ossigeno presenti ai bordi degli strati di ossido di grafene svolgono un ruolo cruciale. Essi promuovono la crescita laterale dei cristalli di grafite. Le superfici accessibili degli strati fungono anche da stampo rispetto al quale gli atomi di carbonio si allineano durante la grafitizzazione.

Il risultato non è un materiale completamente uniforme. I ricercatori lo descrivono come carbonio grafitico altamente cristallino che, oltre alle strutture grafitiche, può contenere anche proporzioni di carbonio duro. Il termine "grafite sintetica" semplifica quindi la scoperta.

Non sono necessari catalizzatori metallici

Molti processi per la produzione di grafite sintetica utilizzano metalli come ferro, nichel o cobalto per favorire la grafitizzazione. I residui di questi catalizzatori possono contaminare il prodotto e rendere necessari ulteriori passaggi di purificazione.

L'approccio dei ricercatori non richiede tali catalizzatori metallici. L'ossido di grafene promuove la formazione della struttura senza introdurre componenti metallici. Secondo i ricercatori, ciò potrebbe eliminare la necessità di processi di purificazione chimica e comportare una minore produzione di sottoprodotti contaminati. "Eliminando i catalizzatori metallici, possiamo produrre grafite più pulita riducendo al contempo l'uso di sostanze chimiche e la produzione di rifiuti", ha affermato Sekar.

Resta da vedere se l'intero processo raggiunga effettivamente un impatto ambientale migliore. I futuri progetti di ricerca dovranno esaminare, tra le altre cose, il fabbisogno energetico del trattamento termico, la resa del materiale, la produzione dell'ossido di grafene e le possibili fasi di lavorazione.

Il lavoro svolto finora ha fornito le prime indicazioni sulla sua potenziale idoneità come materiale anodico. Tuttavia, sono ancora necessari test su celle di batteria complete. Non è ancora chiaro quanto litio il materiale possa assorbire, con quale efficienza avvengano i processi di carica e scarica e quanto stabile rimanga la capacità nel corso di molti cicli.

Il percorso verso un processo industriale

Per un processo industriale, i ricercatori dovrebbero dimostrare che i rifiuti di PET con composizione variabile possono essere trattati in modo affidabile e che il materiale grafitico può essere prodotto con una qualità costante. Rimangono inoltre senza risposta interrogativi riguardanti i costi, il consumo energetico e la disponibilità.

Sekar è ottimista: "Se i rifiuti di plastica possono diventare una materia prima per i materiali energetici moderni, cambierà la nostra concezione del riciclo", afferma. La plastica potrebbe quindi essere considerata una materia prima per i materiali tecnici a base di carbonio, affiancandosi ai metodi di riciclo già consolidati.

Un problema enorme: quanto rifiuto produciamo

La quantità di rifiuti generata ogni anno dall’essere umano ha raggiunto livelli tali da diventare una sfida esistenziale per l’ambiente. I dati su scala globale e occidentale mostrano:

• In media ogni cittadino nell’Unione Europea produce circa 513 kg di rifiuti all’anno.
• Negli Stati Uniti la cifra è ancora più alta, con oltre 811 kg di rifiuti prodotti pro capite ogni anno.
• Tra il 1980 e il 2018 la quantità di rifiuti municipali negli USA è aumentata del 93%.
  Questi numeri riflettono stili di vita ad alta intensità di consumo e di smaltimento.

Nonostante questi volumi, la quota di rifiuti effettivamente riciclati rimane insufficiente: in molte aree avanzate meno della metà dei rifiuti domestici viene riciclata, e in alcuni paesi occidentali le percentuali sono addirittura stabili o in lieve regressione.

Che cosa significa “trasformare la spazzatura in tesoro”

L’essenza dell’idea è semplice: anziché considerare i rifiuti come materiali da smaltire, possiamo ripensarli come risorse preziose. Plastica, metalli, vetro e fibre tessili contengono componenti con valore economico, possono essere riciclati o trasformati in nuovi prodotti.

Ad esempio:

• Metalli come l’alluminio possono avere un valore di mercato sostanziale anche dopo il riciclo (nell’ordine di migliaia di euro per tonnellata).
• Al contrario, materiali come vetro e plastica sono meno remunerativi, ma diventano economicamente utili se selezionati in modo più accurato e trasformati in materiali da riutilizzo. 

Il cuore della trasformazione: identificazione e separazione intelligente

Uno dei grandi limiti nella gestione dei rifiuti è la difficoltà tecnica di identificare e separare materiali diversi quando sono tutti mischiati nei bidoni. Qui la tecnologia entra in gioco:

Intelligenza artificiale e visione computerizzata

Le tecnologie di IA possono leggere forme, colori e materiali con una precisione assai superiore all’occhio umano. Sistemi basati su visione artificiale e apprendimento automatico possono riconoscere oggetti specifici e classificarli correttamente in categorie riciclabili. Forbes

Robot e sistemi automatizzati

Braccia robotiche intelligenti e linee di smistamento automatizzate consentono una lavorazione più rapida e accurata dei flussi di rifiuti, riducendo errori e contaminazioni che normalmente rendono i materiali non riciclabili. 

Un esempio: alcune piattaforme AI addestrate su miliardi di oggetti possono riconoscere vari tipi di plastica con oltre 95% di accuratezza, sbloccando valore altrimenti perso. 

Una filiera più intelligente: dall’origine alla valorizzazione

Per trasformare rifiuti in risorse non basta la tecnologia delle macchine: è necessario un approccio sistemico che consideri:

• Raccolta intelligente: sensori e dati realtime ottimizzano i percorsi di raccolta e riducono emissioni e costi. 
• Tracciabilità digitale dei materiali: applicazioni IoT e blockchain possono garantire che ogni oggetto sia catalogato e seguito lungo tutto il ciclo, aumentando trasparenza e valore.
• Comportamento umano: la tecnologia ha più impatto quando è combinata con un corretto smaltimento da parte delle persone e delle imprese.

Perché è importante (oltre il business)

Oltre al valore economico diretto, convertire la spazzatura in risorse porta benefici ambientali significativi:

• Riduce l’utilizzo di nuove materie prime, preservando ecosistemi naturali.
• Abbassa le emissioni di CO₂ legate alla produzione di materiali vergini.
• Accelera la transizione verso un’economia circolare, in cui ogni oggetto è considerato parte di un ciclo produttivo continuo.

Le sfide che restano

Nonostante i progressi tecnici, ci sono ancora ostacoli importanti:

• Volume dei rifiuti continua a crescere più velocemente delle infrastrutture di trattamento in molte regioni. 
• Paesi con infrastrutture insufficienti rischiano di trasformare i rifiuti in problemi ambientali anziché in opportunità.
• La standardizzazione dei sistemi di raccolta e classificazione è lenta e richiede collaborazione internazionale.

La tecnologia da sola non risolverà il problema globale dei rifiuti, ma le innovazioni in intelligenza artificiale, automazione e digitalizzazione stanno creando un nuovo paradigma: quello in cui la spazzatura non è più un peso da sotterrare, ma una risorsa da valorizzare. Per realizzarlo, serve un approccio integrato che comprenda innovazione tecnologica, politiche efficaci e comportamenti responsabili.

Emergono pressioni statunitensi su altri Paesi per ridimensionare gli obiettivi del futuro trattato ONU contro l’inquinamento da plastica, evitando un tetto alla produzione. Lo stesso lavoro che a Ginevra stanno facendo i sempre più numerosi lobbisti delle imprese petrolchimiche

Daniele Di Stefano

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Gli Usa hanno invitato le altre nazioni a sabotare i lavori per il trattato globale sulla plastica. Avremmo dovuto prevederlo. Bastava ripensare all’atto esecutivo di Donald Trump che diceva addio alla “situazione ridicola” delle cannucce in carta (“le ho provate, esplodono”) ripristinando per gli acquisti federali quelle in plastica. E sarebbe bastato ricordare l’allergia dell’amministrazione Trump per il multilateralismo, che per natura contempera gli interessi delle singole nazioni con quelli di tutte le altre. E che quindi non può andare d’accordo con “America first”. Scoprire quindi che gli USA, secondo produttore al mondo di plastica dopo la Cina, hanno invitato altri Paesi a minare le ambizioni del trattato non dovrebbe essere una sorpresa. Eppure non può lasciare indifferenti l’ennesima conferma che per l’amministrazione Trump – certamente in buona compagnia – i profitti delle industrie nazionali vengono prima degli interessi del pianeta, della salute globale, dei diritti delle comunità che di quei profitti sono vittime. E del bene delle generazioni future.

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Olivia Le Poidevin e Valerie Volcovici di Reuters hanno svelato che all’inizio dei colloqui sul trattato sulla plastica in corso a Ginevra “gli Stati Uniti hanno inviato lettere ad almeno una manciata di Paesi per esortarli a rifiutare l’obiettivo di un patto globale che includa limiti alla produzione di plastica e agli additivi chimici della plastica”. Reuters ha visionato il documento: datato 25 luglio, mette nero su bianco la posizione statunitense, al di là dell’ufficialità.

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Leggi anche lo SPECIALE | Trattato sulla Plastica

Altro che “intero ciclo di vita”

La delegazione statunitense, spiegano le giornaliste, ha inviato note ai Paesi in cui dichiara che non accetterà un trattato che affronti l’inquinamento da plastica a monte, con tetti alla produzione e limiti all’uso di sostanze chimiche pericolose. Eppure il mandato dell’UNEA (United Nations Environment Assembly) che ha dato il vita ai lavori per il trattato parla chiaramente di uno “strumento internazionale giuridicamente vincolante” con un “approccio globale che affronti l’intero ciclo di vita della plastica”, quindi non solo i rifiuti, col riciclo, ma anche la produzione.

Gli Stati Uniti “sostengono un accordo che rispetti la sovranità nazionale e si concentri sulla riduzione dell’inquinamento da plastica senza imporre restrizioni onerose ai produttori”, aveva dichiarato un portavoce del Dipartimento di Stato USA. Ma la lettera resa nota da Reuters è certamente più chiara sulle intenzioni del governo federale: “Non sosterremo approcci globali impraticabili come gli obiettivi di produzione di plastica o i divieti e le restrizioni sugli additivi o sui prodotti di plastica, che aumenteranno i costi di tutti i prodotti di plastica utilizzati nella nostra vita quotidiana”, si legge nella nota, a quanto riferisce l’agenzia di stampa.

“Alcuni Paesi possono scegliere di intraprendere dei divieti, mentre altri possono concentrarsi sul miglioramento della raccolta e del riciclaggio”, ha fatto sapere a Reuters il Dipartimento di Stato, che a Ginevra segue la trattativa. Dichiarazione che nell’attuale incertezza dei lavori diplomatici potrebbe far pensare che tra gli obiettivi statunitensi ci sia fare leva sul passaggio della risoluzione UNEA in cui si afferma che lo strumento giuridico control l’inquinamento da plastica “potrebbe includere approcci sia vincolanti che volontari”. Volontari per alcuni, vincolanti solo per chi lo sceglie. Sperando poi – viste le dichiarazioni non nettissime della commissaria Roswall – che l’Europa non si allinei su questa traiettoria disfattista.

Gli altri lobbisti

Se dunque Donald Trump si è scelto il ruolo di lobbista in chief per le industrie petrolchimiche, non è certamente il solo a lavorare per loro. Dalla prima sessione di lavori a Punta del Este, Uruguay, nel 2022, fino a quella in Svizzera, l’unica certezza è stato l’aumento del numero di lobbysti accreditati a partecipare ai lavori. Un’analisi del CIEL (Center for International Environmental Law) ha fatto emergere che già a Nairobi (INC-3) i lobbisti erano oltre 140, il 36% in più di Parigi (INC-2). A Ottawa sono stati quasi 200. A Busan, INC‑5, i lobbisti erano 221. A Ginevra sono 234. Ed è un dato di minima, visto che altri si saranno accreditati – come è successo ad esempio alle COP sul clima – con affiliazioni diverse.

Secondo le ultime analisi di CIEL, nel Palazzo delle Nazioni di Ginevra i lobbisti dell’industria chimica e dei combustibili fossili superano le delegazioni diplomatiche di tutti i 27 Paesi UE messi insieme (233). Superano 4 a 1 la Scientists’ Coalition for an Effective Plastic Treaty (60) e sette a uno il Forum internazionale dei popoli indigeni (36). Spesso poi – come abbiamo denunciato con la campagna Clean the Cop – i lobbisti sono accreditati dai governi nazionali: “Diciannove lobbisti dei combustibili fossili e delle industrie chimiche si sono assicurati posti nelle delegazioni nazionali di Egitto (6), Kazakistan (4), Cina (3), Iran (3), Cile (2) e Repubblica Dominicana (1)”, fa sapere CIEL.

E i numeri non dicono tutto. Il Center for International Environmental Law ha segnalato anche molteplici denunce su intimidazioni, interferenze verso scienziati indipendenti e pressioni alle delegazioni nazionali affinché sostituiscano esperti tecnici con rappresentanti pro‑industria. “Coinvolgere le stesse aziende che traggono profitto dai danni della plastica nella definizione del percorso da seguire garantisce una cosa sola: un trattato che protegge i loro profitti, non il pubblico o il pianeta”, ha detto Ximena Banegas, Campaigner CIEL per le materie plastiche e i prodotti petrolchimici. I lobbisti,, infatti – come abbiamo visto in Azerbaijan con Italgas – fanno i lobbisti anche quando sul tavolo ci sono interessi superiori a quelli delle imprese per cui lavorano.