Quali sono i materiali ecologici di origine biologica e perché sono importanti?

Materiali ecologici di origine biologica sono materiali realizzati interamente o parzialmente da biomassa rinnovabile, come amido, cellulosa, oli vegetali o residui agricoli, anziché da petrolio fossile e gas, e i materiali compostabili a base di amido sono il sottogruppo che combina una struttura derivata dall'amido con polimeri biodegradabili in modo che il prodotto finito possa decomporsi in un impianto di compostaggio. Sono importanti perché riducono la dipendenza dalle materie prime fossili, possono ridurre l’impronta di carbonio degli imballaggi e dei prodotti usa e getta e offrono ai marchi un’opzione di fine vita certificata per articoli difficili da riciclare, come sacchetti, rivestimenti e articoli per la ristorazione contaminati.

Tre idee vale la pena tenere a mente fin dall'inizio. Innanzitutto, biobased, biodegradabile e compostabile sono tre proprietà separate e un materiale può averne una senza le altre. In secondo luogo, il vantaggio ambientale dipende dalla materia prima, dal processo e da ciò che accade alla fine del ciclo di vita, non solo dall’etichetta. In terzo luogo, le resine a base di amido sono veri e propri materiali tecnici con regole di lavorazione proprie e offrono prestazioni migliori se abbinate alla giusta applicazione. Le sezioni seguenti spiegano i termini, le scelte delle materie prime, come vengono prodotti i composti dell'amido, come si confrontano con la plastica convenzionale, dove vengono utilizzati, come lavorarli e certificarli e come descriverli senza esagerare.

A base biologica, biodegradabile e compostabile: tre diverse proprietà

Gli acquirenti spesso usano queste parole come se significassero la stessa cosa. Non lo fanno, e mescolarli porta a specifiche errate e affermazioni errate.

La lezione pratica è che il contenuto a base biologica ti dice da dove proviene il carbonio, mentre la compostabilità ti dice cosa succede quando il prodotto viene gettato via. Un sacchetto compostabile a base di amido può essere entrambe le cose. Un sacchetto in polietilene a base biologica è a base biologica ma non è compostabile, mentre una pellicola compostabile interamente a base fossile è compostabile ma non a base biologica. Specificare ogni proprietà separatamente e richiedere il rapporto di prova che lo dimostra.

Da dove provengono le materie prime: tre generazioni di materie prime

Non tutte le materie prime di origine biologica hanno lo stesso peso ambientale. Un modo utile per confrontarli è per generazione, che descrive quanto direttamente la materia prima compete con il cibo e la terra.

La maggior parte Materiali compostabili a base di amido venduti oggi utilizzano materie prime di prima generazione, principalmente mais e manioca, perché l’amido di queste colture è abbondante, consistente e a basso costo. Questo è un giusto motivo di preoccupazione e vale la pena tenere la scala in prospettiva. La produzione globale di bioplastica ammonta a circa 2 milioni di tonnellate all’anno, contro i circa 400 milioni di tonnellate di tutta la plastica, quindi le bioplastiche rappresentano ben meno dell’1% del totale e utilizzano ben meno dello 0,1% dei terreni agricoli globali. Tuttavia, con la crescita dei volumi, l’approvvigionamento di amido dai residui di lavorazione e da aziende agricole sostenibili certificate diventa più importante. Chiedi al tuo fornitore da dove proviene l'amido e se la fonte è certificata o tracciabile.

Anche i trasporti contano. Lo spostamento di materiale agricolo ingombrante su lunghe distanze aggiunge emissioni, quindi una catena di approvvigionamento che utilizza materie prime regionali può avere un’impronta inferiore rispetto a una che spedisce l’amido attraverso i continenti. Quando giudichi un materiale, includi l'intera catena, dal campo al cancello della fabbrica.

Come vengono realizzati i materiali compostabili a base di amido

L'amido grezzo è una polvere bianca composta da piccoli granuli. Non può essere fusa e modellata come la plastica convenzionale, perché si decompone prima di scorrere. Il passaggio chiave nella produzione di una resina utilizzabile è trasformare l’amido in amido termoplastico, spesso chiamato TPS, e quindi miscelarlo con altri polimeri biodegradabili.

1. Plastificare l'amido: l'amido viene miscelato con un plastificante come glicerolo o sorbitolo e una piccola quantità di acqua, quindi riscaldato e tranciato in un estrusore. I granuli si gonfiano e si scompongono in una fase continua, lavorabile allo stato fuso.
2. Miscelazione con polimeri biodegradabili: Il solo TPS è sensibile all'umidità e può essere fragile, quindi è composto da poliesteri biodegradabili come PBAT, PLA, PBS o PCL. Il poliestere forma la matrice forte e resistente all'acqua e l'amido agisce come riempitivo e modificatore rinnovabile a basso costo.
3. Aggiunta di compatibilizzanti e additivi: piccole quantità di compatibilizzanti aiutano le fasi di amido e poliestere a legarsi, mentre gli ausili antiscivolo, antiblocco e di lavorazione migliorano la manipolazione e lo stampaggio della pellicola.
4. Pellettizzazione ed essiccazione: la massa fusa viene tagliata in pellet, essiccata a un basso livello di umidità e confezionata in sacchetti con barriera contro l'umidità.

Il contenuto di amido dei composti commerciali varia a seconda dell'applicazione. Come guida generale, può variare da circa il 20% fino al 70% in peso. Un contenuto di amido più elevato riduce i costi e aumenta la quota di prodotti a base biologica, ma tende anche a ridurre la resistenza all’acqua e l’allungamento, quindi i tipi di pellicola solitamente contengono meno amido rispetto ai tipi rigidi stampati a iniezione.

Come si confrontano i materiali compostabili a base di amido con la plastica convenzionale

I composti dell'amido possono sostituire il polietilene in molte applicazioni di film e stampati, ma non sono identici a esso. Conoscere le differenze ti consente di stabilire aspettative realistiche e di progettare attorno ad esse.

Perché il costo per chilogrammo è fuorviante

Poiché i composti dell'amido sono più densi del polietilene, un chilogrammo di materiale produce meno pellicola a parità di spessore. Un chilogrammo di polietilene da 0,92 g per centimetro cubo, insufflato in una pellicola di 20 micrometri, forma circa 54 metri quadrati. Un chilogrammo di composto da 1,3 g per centimetro cubo corrisponde a circa 38,5 metri quadrati, ovvero circa il 29% in meno.

Il prezzo al chilogrammo quindi sottostima il divario reale. A titolo illustrativo, supponiamo che il polietilene costi 1,3 dollari al chilogrammo e che un composto di amido costi 3,0 dollari al chilogrammo. La pellicola di polietilene costa circa 0,024 dollari al metro quadrato, mentre la pellicola di amido costa circa 0,078 dollari, circa 3,3 volte di più. Questi prezzi sono esempi, non quotazioni di mercato, ma il metodo è generale. Confronta sempre il costo per metro quadrato o per articolo finito e cerca modi per recuperare valore, come la riduzione dello spessore o la vendita sulla base della conformità normativa e dell'immagine del marchio.

Dove vengono utilizzati materiali compostabili a base di amido

• Borse per la spesa e borse per prodotti: sacchetti per la spesa compostabili certificati e sacchetti per prodotti sottili, che possono essere riutilizzati per la raccolta dei rifiuti alimentari laddove esiste la raccolta organica.
• Sacchi per il compost e sacchi per la spazzatura: sacchetti che entrano nel flusso dei rifiuti organici con il loro contenuto, rendendo la raccolta dei rifiuti alimentari più pulita e semplice.
• Film per pacciamatura agricola: pellicola che viene lavorata nel terreno dopo il raccolto, dove viene convalidata la biodegradazione nel suolo, risparmiando manodopera di rimozione.
• Articoli per la ristorazione: posate, piatti, coperchi e contenitori da composti di amido stampati a iniezione o termoformati, dove è disponibile la raccolta compostabile.
• Imballaggi flessibili e spedizioni postali: buste per corrieri, confezioni di prodotti da forno e snack e involucri alimentari, solitamente con strutture miste o rivestite.
• Imballaggio protettivo: schiuma sfusa e modellata a base di amido, in alternativa al polistirolo espanso.
• Altri articoli usa e getta: cannucce, agitatori, guanti e prodotti promozionali o per eventi, a seconda della qualità.

Le soluzioni migliori condividono una caratteristica. Il prodotto è difficile da pulire o è contaminato da alimenti, viene utilizzato una sola volta ed esiste un percorso realistico per il compostaggio. In questi casi, la compostabilità risolve un vero e proprio problema di rifiuti e consente all’imballaggio di viaggiare insieme agli scarti alimentari verso un sistema di trattamento che può utilizzarli.

Benefici ambientali e loro limiti

Cosa possono offrire i materiali ecologici di origine biologica

• Minore carbonio fossile: la sostituzione di parte del contenuto a base di petrolio con carbonio vegetale riduce l'uso di risorse fossili.
• Potenziale riduzione delle emissioni di gas serra: Gli studi sul ciclo di vita spesso mostrano emissioni inferiori per i materiali a base di amido rispetto alla plastica fossile, perché le piante assorbono anidride carbonica mentre crescono. I risultati variano a seconda della pratica agricola e delle fonti energetiche.
• Diversione dei rifiuti: i prodotti compostabili certificati possono essere raccolti con i rifiuti alimentari, il che aiuta a sottrarre il materiale organico alla discarica e a trasformarlo in compost.
• Persistenza ridotta: in condizioni adeguatamente gestite, il materiale non rimane un frammento longevo.

Cosa non garantiscono

• Non automaticamente migliore: se il raccolto viene coltivato con input intensivi o spedito lontano, l’impronta può avvicinarsi a quella di una plastica fossile. Guarda l'intero ciclo di vita.
• Non una licenza per gettare rifiuti: le plastiche compostabili hanno bisogno delle giuste condizioni per decomporsi e possono persistere a lungo nell’acqua fredda o nei rifiuti asciutti.
• Non adatto ad ogni uso: gli articoli che necessitano di una lunga durata di conservazione, calore elevato o barriere forti possono essere meglio serviti da materiali riciclabili.
• Non sempre accettato: molti impianti di compostaggio e programmi di raccolta organica accettano solo prodotti certificati e alcuni non ne accettano nessuno, quindi controlla l'accettazione locale prima di dichiarare che un oggetto può essere compostato.

Fine vita: standard e certificazione di compostaggio

Affinché un prodotto possa essere definito compostabile, dovrebbe essere certificato secondo uno standard riconosciuto. Gli standard principali sono EN 13432 in Europa, ASTM D6400 negli Stati Uniti e ISO 17088 a livello internazionale. Testano quattro cose.

Questi test vengono eseguiti in condizioni di compostaggio industriale, solitamente a circa 58 gradi Celsius con umidità e aria controllate. Il compostaggio domestico è più freddo, spesso da 20 a 30 gradi Celsius, e richiede più tempo, quindi esiste una certificazione separata per il compostaggio domestico con periodi di prova più lunghi. Un prodotto che supera il test industriale non è automaticamente adatto per un mucchio da giardino.

La certificazione dipende anche dall'esatta formulazione e dallo spessore. Se si modifica lo spessore del film, gli additivi o il fornitore, il certificato potrebbe non coprire più il prodotto. Richiedi un certificato che indichi il grado e lo spessore massimo e mantienilo aggiornato. In discarica, la plastica compostabile può rompersi lentamente e rilasciare metano, quindi non è progettata per lo smaltimento in discarica e l’etichetta del prodotto dovrebbe indicare ai consumatori come smaltirla.

Lavorazione di materiali compostabili a base di amido

La maggior parte starch based compounds run on standard blown film, cast film, injection molding, or thermoforming equipment, but they need attention to moisture, temperature, and shear. The guidance below is general, so follow the data sheet for your grade.

• Asciugare la resina: l'amido trattiene l'acqua e l'umidità crea bolle, buchi e superfici ruvide nella pellicola. Asciugare secondo le istruzioni del fornitore e conservare la resina in sacchetti sigillati fino al momento dell'uso.
• Controllo della temperatura di fusione: l'amido si degrada a temperature più elevate, quindi mantenere la temperatura di fusione nell'intervallo indicato dal fornitore, generalmente inferiore a circa 180-190 gradi Celsius per molti gradi.
• Utilizzare un design adatto per vite e matrice: un taglio moderato, percorsi di flusso regolari e uno stampo pulito aiutano a evitare il degrado e l'accumulo dello stampo.
• Evitare lunghi tempi di permanenza: una lunga permanenza nella canna può scurire e indebolire il materiale, quindi spurgare prima dello spegnimento.
• Attenzione alla finestra del sigillo: le temperature di termosaldatura sono spesso inferiori rispetto a quelle del polietilene, quindi testare le guarnizioni sulla propria attrezzatura.
• Conservare correttamente i prodotti finiti: conservare la pellicola e i prodotti in condizioni fresche e asciutte e utilizzarli entro il periodo consigliato.

Driver di mercato, sfide e opportunità

Diverse forze spingono la domanda di materiali ecologici di origine biologica. I governi limitano la plastica monouso, stabiliscono obiettivi di contenuto riciclato e rinnovabile e in alcuni luoghi richiedono imballaggi compostabili per articoli particolari. L’Unione Europea ha le sue regole sulla plastica monouso e un regolamento sugli imballaggi che stabilisce i requisiti affinché alcuni articoli siano compostabili, con date che dipendono dal prodotto. Molti altri paesi, città e stati limitano i sacchetti di plastica sottili e favoriscono alternative certificate. Anche i marchi stabiliscono i propri obiettivi e i consumatori si chiedono sempre più spesso l’origine e la fine della vita di ciò che acquistano.

Come scegliere un fornitore di resina di origine biologica

I buoni fornitori possono mostrare ciò che vendono. Utilizza la seguente lista di controllo quando confronti i preventivi e richiedi documenti, non solo reclami.

Esegui una prova prima di impegnarti

1. Richiedi campioni del grado esatto e della scheda tecnica.
2. Asciugare ed eseguire una breve prova sulla propria attrezzatura, registrando temperature, velocità e scarti.
3. Testare il prodotto per resistenza, tenuta e, ove pertinente, prestazioni di riempimento, caduta e durata di conservazione.
4. Controlla il certificato rispetto allo spessore e alla formulazione del prodotto.
5. Calcola il costo per articolo, utilizzando l'area reale della pellicola o il peso del pezzo e non solo il prezzo per chilogrammo.
6. Pianifica il lancio con etichette, istruzioni per lo smaltimento e informazioni per il cliente.

Fare affermazioni ambientali oneste

L’espressione “eco-friendly” è vaga e gli enti regolatori di molte regioni si aspettano che le dichiarazioni ambientali siano specifiche, accurate e supportate da prove. Affermazioni vaghe possono creare rischi legali ed erodere la fiducia. Le seguenti abitudini aiutano.

• Sii specifico: dire "contiene il 40% di carbonio di origine biologica" o "compostabile certificato secondo EN 13432", non solo "verde" o "naturale".
• Abbina l'affermazione alle prove: conservare in archivio i rapporti di prova e i certificati e aggiornarli quando si modifica una formulazione.
• Spiegare lo smaltimento: indicare agli utenti dove può finire il prodotto, ad esempio in una raccolta di compostaggio industriale certificata, e dove non deve finire.
• Non esagerare: evitare di dire che un prodotto "scompare" o è "sicuro da gettare nei rifiuti".
• Utilizza i loghi riconosciuti solo con l'autorizzazione: i marchi di certificazione hanno regole d'uso.
• Sostienilo con i dati: una valutazione del ciclo di vita, anche semplice, rafforza le affermazioni sull’impronta di carbonio.

Domande frequenti

1. Cosa sono i materiali ecologici di origine biologica?

Sono materiali costituiti interamente o parzialmente da biomassa rinnovabile, come amido, cellulosa o oli vegetali, invece che da petrolio fossile e gas. I loro benefici dipendono dalla materia prima, dal processo e dalla fine del ciclo di vita, quindi controlla le prove dietro qualsiasi affermazione.

2. Cosa sono i materiali compostabili a base di amido?

Sono materiali costituiti da amido termoplastico miscelato con polimeri biodegradabili come PBAT o PLA e certificati per degradarsi in condizioni di compostaggio. I prodotti tipici sono sacchi per compost, rivestimenti, pellicole per pacciamatura e articoli per la ristorazione.

3. Il biologico è uguale a quello biodegradabile?

No. Biobased descrive la provenienza del carbonio, mentre biodegradabile descrive se i microrganismi possono scomporre il materiale. Un materiale può essere a base biologica e non biodegradabile, oppure biodegradabile e non a base biologica.

4. I prodotti compostabili a base di amido possono essere messi in un contenitore per il compost domestico?

Solo se muniti di certificazione di compostabilità domestica. Molti prodotti sono certificati solo per il compostaggio industriale, che utilizza temperature più elevate. Controllare l'etichetta e seguire le istruzioni per lo smaltimento.

5. Quanto tempo impiegano i prodotti compostabili a degradarsi?

Secondo gli standard industriali come la EN 13432, i prodotti devono raggiungere almeno il 90% di biodegradazione entro 6 mesi e disintegrarsi entro 12 settimane in una prova di compostaggio. I tempi reali dipendono dallo spessore del prodotto e dalle condizioni di compostaggio e la decomposizione è molto più lenta in condizioni fredde o secche.

6. I materiali a base di amido sono resistenti quanto il polietilene?

I tipi di film possono raggiungere una resistenza alla trazione paragonabile per molte applicazioni sui sacchetti, ma differiscono per sensibilità all'umidità, resistenza al calore e proprietà barriera. Scegli un grado per l'applicazione e testa il prodotto nell'uso reale.

7. Posso utilizzare la resina a base di amido sulla mia pellicola esistente o sulla mia linea di stampaggio?

Spesso sì, con aggiustamenti. È necessario asciugare la resina, controllare la temperatura di fusione e osservare il tempo di permanenza. Chiedi al fornitore le linee guida per la lavorazione ed esegui una prova prima della produzione.

8. Perché i prodotti a base di amido costano di più?

Le materie prime, i composti e la certificazione costano di più e la maggiore densità significa meno metri quadrati per chilogrammo. Confronta il costo per articolo finito e considera la riduzione dello spessore e il valore della conformità normativa.

9. I materiali ecologici di origine biologica sono sempre migliori per il clima?

Non sempre. I risultati del ciclo di vita dipendono da come viene coltivato il raccolto, dalla distanza percorsa dai materiali e da come il prodotto viene lavorato e smaltito. I materiali a base di amido spesso mostrano un'impronta di carbonio inferiore rispetto alla plastica fossile, ma dovresti verificare con i dati del tuo prodotto.

10. Cosa devo chiedere ad un fornitore prima di acquistare?

Richiedi il rapporto sul test del contenuto biologico, un certificato di compostabilità aggiornato per il grado e lo spessore esatti, dati meccanici e di lavorazione, la fonte della materia prima, le istruzioni sulla durata di conservazione e di conservazione e il supporto tecnico per le prove.

Conclusione

I materiali ecologici a base biologica offrono ai produttori un modo per ridurre il carbonio fossile e offrire opzioni di fine vita certificate, mentre i materiali compostabili a base di amido sono tra le scelte più pratiche per sacchi, rivestimenti, pellicole per pacciamatura e articoli per la ristorazione. Il loro valore è maggiore quando l'applicazione è adatta a loro, la materia prima e la certificazione sono documentate e le dichiarazioni sull'etichetta corrispondono alle prove. Inizia con le proprietà di cui hai bisogno, chiedi dati, esegui una prova sulla tua attrezzatura e confronta il costo per articolo finito.

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