Il progetto PLASTRON, vede l'Università di Genova impegnata in un ruolo di primo piano, mettendo a disposizione l'eccellenza scientifica dei dipartimenti di ingegneria (DIME) e di chimica (DCCI) per trasformare una minaccia ambientale — i rifiuti plastici — in una risorsa tecnologica d'avanguardia. L'obiettivo fondamentale è il trasferimento tecnologico finalizzato allo sviluppo e alla validazione di materiali innovativi a base di plastiche e rifiuti solidi locali, convertendoli in "materie prime seconde" destinate alla manifattura additiva.
Il cuore scientifico del progetto è stato illustrato dal Prof. Dario Cavallo, Professore associato del Dipartimento di chimica e chimica industriale nel corso dell’Open Day di Genova e risiede nella sfida di superare l'eterogeneità dei materiali recuperati. Le attività si concentrano sulla messa a punto di un impianto per il riciclo a chilometro zero, capace di trattare sia i rifiuti urbani che il cosiddetto marine litter, ovvero le plastiche disperse in mare e lungo le coste. Questo approccio non è solo ecologico, ma anche ingegneristico: l'Università di Genova lavora per definire regole precise di processo e di progettazione per stampanti 3D, comprese quelle alimentate a granulo, al fine di ottenere prestazioni meccaniche adeguate a usi industriali e civili.
Il Percorso di Trasformazione: Dalla Spiaggia al Prototipo
Il processo di recupero e valorizzazione è complesso e richiede un'attenzione maniacale a ogni passaggio della filiera. Tutto ha inizio con la raccolta e la selezione dei rifiuti plastici provenienti da zone costiere, porti e fondali marini, costituiti prevalentemente da polimeri comuni come polietilene (PE), polipropilene (PP) e polietilene tereftalato (PET). Una volta raccolti, i materiali subiscono un rigoroso trattamento che comprende lavaggio, macinazione, asciugatura e deumidificazione.
Uno dei momenti chiave è l'utilizzo della tecnologia NIR (Near-Infrared) per la selezione automatica e manuale dei polimeri, garantendo che il flusso di materiale in ingresso sia il più puro possibile. La plastica viene quindi ridotta in frammenti e inviata all'estrusione su scala pilota per ottenere flakes e granuli. Durante questa fase, la ricerca chimica del DCCI interviene sviluppando miscele poliolefiniche (MPO) additivate con antiossidanti e, in un'ottica di ulteriore sostenibilità, con bio-filler naturali come gusci d'uovo e noccioli d'oliva. L'uso di specifici compatibilizzanti si è rivelato essenziale per migliorare la dispersione di queste cariche naturali e la stabilità complessiva del materiale.
Rigore Scientifico e Validazione nei Laboratori UNIGE
Per garantire che un oggetto stampato in 3D con plastica recuperata dal mare sia sicuro e funzionale, l'Università di Genova ha messo in campo una batteria di test esaustiva. Presso il dipartimento DIME, i materiali vengono sottoposti a caratterizzazione meccanica e superficiale attraverso test statici e dinamici di trazione, compressione, flessione e fatica, utilizzando macchine di prova capaci di esercitare carichi fino a 50 kN. Vengono inoltre effettuate analisi di microscopia ottica, analisi metallografica e rilievi profilometrici per valutarne la rugosità.
Parallelamente, il dipartimento DCCI si occupa della caratterizzazione chimico-fisica e reologica. Attraverso la calorimetria differenziale a scansione (DSC) e l'analisi termogravimetrica, i ricercatori studiano come il calore influenzi il materiale, mentre la reometria permette di comprendere il comportamento dei fusi polimerici durante la stampa. Un aspetto critico è la resistenza nel tempo: i manufatti sono testati in camere per l'invecchiamento accelerato, dove vengono esposti a cicli igrotermici, nebbia salina e raggi UV per simulare anni di esposizione agli agenti atmosferici marini.
Sfide Tecniche e Modelli di Prossimità
Lavorare con plastiche "vissute" comporta sfide notevoli. La principale è l'elevata eterogeneità e il degrado subito dai polimeri a causa della permanenza in acqua e dell'esposizione solare. Ad esempio, il PET recuperato spesso presenta un ridotto peso molecolare e un'eccessiva fluidità allo stato fuso, richiedendo cicli di essiccazione ottimizzati e additivi specifici per poter essere lavorato correttamente. Anche la stampa 3D stessa introduce variabili, poiché la resistenza meccanica finale dipende fortemente dalla coesione tra gli strati depositati e dai punti di giunzione dei flussi di plastica.
Il progetto PLASTRON punta a dimostrare che queste difficoltà possono essere gestite attraverso una soluzione tecnologica di prossimità, scalabile e replicabile. L'idea è quella di creare impianti modulari che evitino il ricorso a grandi centri di riciclo centralizzati, spesso distanti dalle zone costiere dove il rifiuto viene prodotto e raccolto. In questo modo, piccole e medie comunità possono trasformare i propri scarti in prodotti ad alto valore aggiunto, come arredi urbani o componenti tecnici per i siti pilota di Stintino e Île Rousse.
Verso il Futuro: Consolidamento e Replicabilità
I primi risultati sono incoraggianti: le formulazioni sviluppate hanno mostrato una buona comparabilità con i materiali riciclati commerciali, rendendo alcune miscele adatte sia allo stampaggio a iniezione che alla stampa 3D a granulo. Le prossime attività prevedono l'ampliamento dei test su quantitativi maggiori di materiale per consolidare i dati e ridurre la variabilità sperimentale. Saranno inoltre approfondite le analisi morfologiche per affinare ulteriormente i parametri di processo della manifattura additiva.
In conclusione, PLASTRON non è solo un progetto di ricerca, ma un modello replicabile di economia circolare che coniuga rigore scientifico e innovazione di materiale. Attraverso la cooperazione nel cuore del Mediterraneo, l'Università di Genova sta tracciando la rotta per un futuro in cui il mare non sia più il deposito finale dei nostri rifiuti, ma la sorgente di una nuova manifattura sostenibile a chilometro zero.