sabato, Aprile 10, 2021

Come iniziare a progettare con plastica riciclata

Ospitiamo l'intervento della nota azienda di design Pezy Group, che ci spiega come l'economia circolare è innanzitutto un modo di pensare differente. "Una delle sfide che dobbiamo fronteggiare è comprendere come sfruttare al meglio la versatilità delle proprietà meccaniche ed estetiche che i materiali offrono"

Thijs Feenstra
Thijs Feenstra
Project leader presso Pezy Group, è un esperto consulente di progettazione di prodotti circolari, con 12 anni di esperienza nell’ambito dello sviluppo di concetto, ingegneria e sostenibilità. Thijs vuole rimanere in prima linea nello sviluppo di prodotti sostenibili adottando pratiche di circular design e cercando di fare la differenza ogni giorno.

[Questo contributo fa parte della tavola rotonda “In Circolo” dedicata all’ecoprogettazione]

Durante gli ultimi 15 anni, come azienda di design, Pezy Group è stata spesso coinvolta nello sviluppo di prodotti sostenibili. Sulla base dei molti insegnamenti che abbiamo acquisito, ci siamo creati un bagaglio di conoscenze su come utilizzare in modo corretto la plastica riciclata. Condividendo quello che abbiamo imparato con voi, spero di dare un impulso al processo di sostituzione della plastica vergine con quella riciclata, quanto questo è possibile. Questo articolo vi parlerà del ruolo che le plastiche riciclate hanno nello sviluppo di un prodotto, a di come iniziare a progettare proprio con questo tipo di materiali.

Una delle sfide che dobbiamo fronteggiare noi, in qualità di designer, è comprendere come sfruttare al meglio la versatilità delle proprietà meccaniche ed estetiche che i materiali offrono. Pensiamo in termini di applicazioni e per farlo dobbiamo tradurre le proprietà del materiale in proprietà dell’applicazione. I fornitori di plastica, d’altra parte, pensano in termini di materiali e di proprietà dei materiali. Pertanto, è necessario creare una forte connessione proprio tra designer e fornitori di materiali: lo scopo è far coincidere le capacità dei materiali con le prestazioni delle applicazioni. Questo vale per la plastica vergine, ma anche per la plastica riciclata.

Da 3 anni e mezzo, Pezy è parte del progetto PolyCE, abbreviazione che sta per Post-Consumer High-tech Recycled Polymers for a Circular Economy. Si tratta di un progetto finanziato dall’Unione Europea attraverso il programma per la ricerca e l’innovazione Horizon 2020. Il progetto è portato avanti da un partenariato di attori europei che insieme hanno raccolto la sfida di rendere il ciclo di vita della plastica delle apparecchiature elettriche ed elettroniche più sostenibile. Ad oggi, sono molti gli ostacoli in questa catena di valore che devono essere rimossi, che riguardano la progettazione, la produzione, l’utilizzo e il recupero della plastica: tutti gli step di questa catena devo agire insieme per mantenere il livello di qualità e quantità della plastica il più alto possibile.

Ma come designer, è soprattutto la fase di recupero della plastica ad essere sfidante. La maggior parte delle volte siamo ancora abituati a pensare attraverso modelli lineari: estrazione di risorse-produzione-generazione di rifiuti. Creare prodotti che soddisfino tutti i passaggi all’interno di un modello circolare, significa innanzitutto che dobbiamo comprendere questi passaggi. Dobbiamo realizzare prodotti in modo che i materiali fluiscano attraverso di essi. Questo è incredibilmente difficile, poiché ci sono molti altri step dopo il fine vita del prodotto che noi non conosciamo. Abbiamo ovviamente un’idea approssimativa di cosa accadrà, ma non lo conosciamo in dettaglio. Potremmo dire che c’è un mondo completamente nuovo da scoprire se vogliamo diventare pienamente circolari. Ora quello che vediamo sono due mondi distinti:

  1. il “nostro” mondo, quello dei designer, cioè il mondo dello sviluppo del prodotto
  2. il mondo del recupero dei rifiuti

Questi mondi devono essere connessi e devono rispondere l’uno all’altro. Per farlo, definiamo due porte (gate in inglese) che fanno da collegamento tra di loro. Gate A, Design for Recycling (design per il riciclo) e Gate B, Design from Recycling (design da materiale riciclato).

Il Gate A è il gate in cui noi, come progettisti, ci chiediamo cosa possiamo fare per aumentare la qualità e la quantità di plastica durante la fase di recupero. Siamo noi quindi che dobbiamo sapere quali regole di progettazione dobbiamo applicare per creare un design che si adatti alle fasi di riciclo. A questo scopo, in collaborazione con il consorzio di partner del progetto PolyCE abbiamo creato delle linee guida focalizzate sulla plastica utilizzata nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche. Le linee guida verranno pubblicate intorno a febbraio del prossimo anno.

Il Gate B è quello in cui chiediamo ai fornitori di plastica riciclata che tipo di materiali possiamo ottenere da loro, per essere in grado di sviluppare i nostri prodotti in modo tale da poter implementare questi materiali nei prodotti che progettiamo.

Progettare con plastica riciclata in realtà non è diverso dal progettare con plastica vergine. In base alle proprietà del materiale, viene creato un progetto per soddisfare i requisiti dell’applicazione. Ciò che è diverso, però, sono i materiali stessi con le loro proprietà specifiche. Come sappiamo già dall’utilizzo di diverse qualità di materiale vergine, ognuna di esse ha un suo comportamento specifico a livello chimico, meccanico, estetico o di lavorazione. Questo non è diverso per quanto riguarda la plastica riciclata. Una certa tipologia di materiale vergine non è corrispondente a una certa tipologia di materiale riciclato, e quindi un design realizzato con una certa qualità di materiale vergine, ad esempio di polipropilene (PP), non può essere semplicemente sostituito da un PP riciclato aspettandosi che si comporti esattamente allo stesso modo del vergine. Il comportamento potrebbe essere simile, ma non sarà identico. Pertanto, tutta la conoscenza integrata di designer, produttori di apparecchiature e produttori di stampi risulta oggi meno utile. In passato ci si è basati sull’aspettativa che i materiali vergini potessero essere sostituiti, 1 contro 1, da materiali riciclati: questo ha portato ad avere brutte esperienze con l’utilizzo di materiale riciclato a causa delle quali, le aziende sono diventate riluttanti a provare nuove qualità di materiali, sia nei prodotti già esistenti e soprattutto nei nuovi prodotti.

Per sviluppare e produrre parti in plastica affidabili, sono 4 gli aspetti che dovrebbero essere in equilibrio tra loro: il materiale (ad esempio la qualità della plastica) di cui è composto il pezzo, la geometria, lo stampo e il processo di produzione. Quando, per un nuovo prodotto in fase di sviluppo, si sceglie un materiale, spesso si sceglie una plastica che è ben nota per le sue proprietà estetiche e meccaniche. La maggior parte delle volte è stato utilizzata in precedenza, e quindi se ne ha internamente anche una conoscenza applicativa. Si tratta della banca dati della conoscenza dei materiali che si forma in una azienda e che è stata costruita grazie all’esperienza acquisita dai designer durante lo sviluppo di prodotti precedenti. Quanto un designer sceglie di lavorare con la plastica riciclata, la conoscenza dei materiali basata sull’utilizzo di plastica vergine non può essere utilizzata. C’è cioè una lacuna di conoscenza.

Qui si trova anche la risposta alla domanda: come iniziare a progettare con plastica riciclata? Prima di iniziare a sviluppare nuovi prodotti, bisogna eliminare questa lacuna di conoscenza per prevenire allo stesso tempo i rischi legati a due grandi incertezze: 1) la fattibilità del rispetto dei requisiti delle funzionalità delle parti del prodotto da sviluppare e 2) le prestazioni del materiale sconosciuto.

Per ridurre la complessità, noi consigliamo di partire con la conoscenza del materiale. Iniziare quindi con lo scouting di plastica riciclata che potenzialmente potrebbe soddisfare le nostre esigenze. Quindi passare ad applicare il materiale in un prodotto esistente o parti di un prodotto, che è già ben noto in ogni suo aspetto.

Utilizzando stampi esistenti, impareremo a conoscere le possibilità legate alle plastiche riciclate post-consumo, applicandole e confrontandole con le parti del prodotto che attualmente contengono invece plastica vergine. Il suggerimento è quello di iniziare con forme semplici per avere una prima idea sul comportamento del materiale durante la lavorazione e per determinarne le proprietà meccaniche o di lavorazione. Una tipica sfida per il PP, ad esempio, è la ricerca attraverso l’impiego di questo materiale della rigidità (caratteristica dei cosiddetti omopolimeri) o della resistenza all’urto (caratteristica dei cosiddetti copolimeri).

La plastica riciclata post-consumo è costituita da una miscela di materiali in cui entrambe le proprietà vengono parzialmente perse. Aggiungendo fibre al materiale è possibile aumentarne la rigidità, ma poi c’è il rischio che diventi troppo fragile e che non superi i test di impatto. Trovare un equilibrio e imparare quali sono i limiti dei materiali è il punto di partenza per i designer per progettare geometrie che li compensino.

 

Leggi tutti i contributi sull’ecoprogettazione: Vai alla tavola rotonda In Circolo

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