Un gruppo di ricercatori dell’Università di Buffalo (stato di New York) ha sviluppato un metodo innovativo in grado di determinare se la plastica è vergine o riciclata e identificare la percentuale di quella riciclata contenuta nei prodotti. Lo studio, pubblicato su Nature Communications Engineering, vuole offrire un metodo rapido e affidabile per monitorare i contenuti di plastica riciclata.
I ricercatori hanno annunciato che il prossimo passaggio sarà realizzare un dispositivo portatile che effettui la misurazione là dove serve. I vantaggi che una tale soluzione potrebbe garantire a regolatori, controllori e aziende sarebbero enormi, viste le norme europee sulle quote di riciclato nei nuovi prodotti in plastica; e viste le polemiche sul massiccio import dal far east di polimeri venduti come riciclati ma su cui si nutrono dubbi.
“Il nostro obiettivo è creare uno strumento rapido e affidabile che possa essere utilizzato per verificare il contenuto di materiale riciclato e per garantire il rispetto delle normative in materia di riciclaggio”, ha affermato Amit Goyal, professore presso il dipartimento di ingegneria chimica dell’Università di Buffalo, uno degli autori della ricerca.
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Simili ma non uguali
Le difficoltà legate al riconoscimento del contenuto di plastica riciclata, come i lettori di EconomiaCircolare.com sanno, sono notevoli: i processi di frammentazione, fusione e rimodellamento a cui la plastica è sottoposta durante il riciclo la rendono quasi identica alla plastica vergine. Quasi. Infatti la plastica riciclata, sebbene abbia lo stesso aspetto e struttura chimica della vergine, presenta differenze microscopiche come impurità legate ai processi di raccolta e riciclo, e catene polimeriche rotte a causa delle frantumazione dei rifiuti. È proprio su quel “quasi” che hanno lavorato i ricercatori dell’Università americana.
Tecnologie e sensori impiegati
Per risolvere questo problema, il team di ricerca ha combinato quattro tecniche:
Test triboelettrici: il test triboelettrico si basa sul fenomeno della triboelettricità, che è la carica elettrica che si genera quando due materiali vengono strofinati o messi in contatto. Questo processo può portare a uno scambio di cariche tra i materiali, che si manifesta come una differenza di potenziale elettrico. La plastica riciclata tende a trattenere la carica per un periodo di tempo più lungo a causa di difetti strutturali causati dalla lavorazione ripetuta (riscaldamento, fusione, ecc.).
Spettroscopia dielettrica: la spettroscopia dielettrica misura la risposta di un materiale a un campo elettrico alternato. Viene applicato un campo elettrico a diverse frequenze, e si osserva come il materiale immagazzina e perde energia sotto l’influenza di questo campo. La capacità di un materiale di immagazzinare e dissipare energia è legata alla sua struttura molecolare e alle sue caratteristiche, che cambiano quando il materiale è riciclato, ad esempio a causa delle impurità e dei legami polimerici danneggiati;
Analisi della capacitanza: Questa tecnica misura quanto velocemente la plastica si carica e si scarica in un circuito elettrico. Le differenze nei tempi di scarica possono rivelare i cambiamenti nelle proprietà elettriche causati dal riciclo;
Spettroscopia a infrarossi medi: utilizza la luce per analizzare la struttura chimica della plastica, aiutando ad identificare catene polimeriche frammentate tipiche dei materiali riciclati.
L’intelligenza artificiale nel processo di analisi
Per analizzare i dati raccolti grazie a queste analisi, il team ha utilizzato l’intelligenza artificiale (IA). In particolare, il modello di machine learning ha imparato a correlare le differenze chimiche e fisiche rilevate dai dati con la percentuale di plastica riciclata nei campioni. Secondo gli autori dello studio, il sistema ha mostrato un’efficacia superiore al 97% nel determinare la percentuale di plastica riciclata, quanto i test sono effettuati su campioni di PET che contengono una quantità di materiale riciclato compresa tra lo 0% e il 50%.
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Un dispositivo portatile
Il passo successivo per il team di ricerca sarà, come abbiamo detto, creare un dispositivo portatile che combini le tecniche di rilevamento con il modello di intelligenza artificiale, consentendo un monitoraggio in tempo reale della plastica riciclata nei prodotti commerciali. “Con la realizzazione di un dispositivo di questo tipo, speriamo di consentire un monitoraggio capillare e in tempo reale della presenza di plastica riciclata nei prodotti commerciali” ha spiegato Goyal.
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