Neomateriali nell'economia circolare by Edizioni Ambiente

Neomateriali nell’economia circolare a cura di Anna Pellizzari ed Emilio Genovesi con i contributi di Emanuele Bompan, Rudi Bressa, Sergio Ferraris, Marco Gisotti, Irene Ivoi, Roberto Rizzo © 2017, Edizioni Ambiente via Natale Battaglia 10, 20127 Milano www.edizioniambiente.it tel. 02.45487277, fax 02.45487333 Coordinamento: Anna Re Coordinamento editoriale: Marco Moro Redazione: Diego Tavazzi Progetto grafico: Mauro Panzeri Impaginazione: Roberto Gurdo Infografiche: Michela Lazzaroni referenze iconografiche ©2017 Material ConneXion, Inc. – Riproduzione autorizzata (18, 19, 33, 37, 38, 39, 42, 43, 45, 46, 47, 49, 53, 57, 58, 59, 61, 63, 65, 68, 73, 74, 75, 77) Oleg Fedorenko (86, 87); Alberto Bernasconi (96, 102-105); Caterina Parona (106); Studio Gaggini (118); Massimo Mastrorillo (120-129); Andrea Tappo (140, 141, 166, 167); Studio Badini Createam (196); Quaranta Group (204); Stahlbau Pichler (204, 205); Enrico Cano (204); Oskar Da Riz (205) Tutti i diritti riservati. Nessuna parte di questo libro può essere riprodotta o trasmessa in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo, elettronico o meccanico, comprese fotocopie, registrazioni o qualsiasi supporto senza il permesso scritto dell’editore

ISBN 978-88-6627-197-0 Finito di stampare nel mese di febbraio 2017 presso GECA S.r.l., San Giuliano Milanese (Mi) Stampato su carte Favini: copertina Biancoflash Premium 350 g/m2, interno Biancoflash Premium 120 g/m2. Stampato in Italia – Printed in Italy

LIBRI

NEOMATERIALI NELL’ECONOMIA CIRCOLARE a cura di Anna Pellizzari ed Emilio Genovesi

Prefazione di Rodrigo Rodriquez

Gli scenari della materia di Anna Pellizzari ed Emilio Genovesi

Dalla linea al cerchio

La materia è finita

Neomateriali circolari come elemento tangibile della nuova economia

I materiali circolari: un percorso che parte da lontano

Sfide e opportunità

I materiali bio-based: fonti rinnovabili per vecchie e nuove filiere

Materiali bio-based vegetali: da dove vengono

Materiali bio-based animali: da dove vengono

I microorganismi: processi efficienti che imitano la natura

Bio-based e circolare

I materiali neo-classici: le grandi filiere dell’economia circolare

I materiali neo-classici: processi, filiere e tecnologie

Filiere più recenti: il riciclo dei prodotti tecnologici avanzati

Ex-novo materials: quando l’innovazione parte dai rifiuti

Materiali da scarti dell’industria alimentare e cosmetica

Materiali da reflui e fanghi

Materie sottratte alla discarica: filiere sperimentali

Materiali da rifiuti dispersi nell’ambiente

Materiali da ceneri di inceneritore

Materiali da CO2

Fonti

I materiali dell’economia circolare Le materie chiave

Acciaio di Sergio Ferraris

Alluminio di Sergio Ferraris

106

Bioplastica di Emanuele Bompan

116

Calcestruzzo di Marco Gisotti

120

Carta di Sergio Ferraris

130

Legno di Roberto Rizzo

140

Plastica di Emanuele Bompan

150

Pneumatici di Emanuele Bompan

160

Vetro di Marco Gisotti

Applicazioni innovative, ricerche e start-up 166

Pneumatici riciclati per traversine smart di Rudi Bressa

172

Polifenoli per la cosmetica di Rudi Bressa

176

Il bio-based per la carta grafica di Sergio Ferraris

180

Le infinite sfumature di grigio degli aggregati industriali di Rudi Bressa

190

Fibra di basalto per la nautica di Sergio Ferraris

192

rPET di Sergio Ferraris

194

L’uovo diventa palazzo di Sergio Ferraris

196

La carta tra presente e futuro di Irene Ivoi

200

Quando il polimero è vegetale di Sergio Ferraris

202

Terre di spazzamento per pietre artificiali di Anna Pellizzari

204

L’acciaio nelle costruzioni: una risorsa infinita

207

Gli autori

SOMMARIO

Nella pagina accanto: Saccharum officinarum, Franz Eugen Köhler, Köhler’s Medizinal-Pflanzen 125 6

Wikimedia Commons

Prefazione

di Rodrigo Rodriquez

Mentre, nell’agosto del 1997, scrivevo l’introduzione al catalogo della mostra Riusi, che sarebbe stata inaugurata alla Triennale di Milano nel novembre 1997, non avrei mai immaginato che oggi avrei avuto il piacere di introdurre questo autorevole volume sui “Neomateriali” dell’economia circolare. Ri-usi era l’edizione italiana della mostra Re(f)use, il cui concetto era scaturito, a Miami, da uno degli scambi di idee che, nel mio ruolo di componente attivo del committee della piccola e nobile Arango Design Foundation, avevo ogni anno con Judith Arango, “pioniera e missionaria del design”, per decidere il tema della successiva edizione della Design Competition. Judith conosceva, e io ne avevo letto soltanto un’ampia recensione, lo scritto di Kenneth E. Boulding, The Economics of the Coming Spaceship Earth, che iniziava così: “Siamo nel mezzo di un lungo processo di transizione nell’immagine che l’uomo ha di se stesso e del suo ambiente”, e il cui messaggio complessivo era che a breve saremmo stati costretti a utilizzare con parsimonia le risorse che abbiamo, così come devono fare gli astronauti che sanno che il viaggio può essere più lungo del previsto. Nel ragionare sui possibili temi, venne naturale a entrambi pensare che questo messaggio si sarebbe rafforzato e diffuso nel prossimo futuro, diventando un ingrediente sempre più presente nei briefing forniti dall’industria al mondo del progetto. Dunque, nel 1995 la Design Competition ebbe come tema il riutilizzo dei componenti del manufatto per svolgere funzioni diverse: Re(f)use, appunto. A circa 20 anni di distanza, mi vien da sorridere, per la mia volenterosa ingenuità, rileggendo, nel catalogo della mostra, che “Ri-usi si propone di dimostrare come il design – inteso come processo che dall’idea innovativa porta al prodotto – sappia darsi carico di creare, dal vecchio, una generazione di nuovi beni di consumo durevoli, di stimolare il progetto della metamorfosi, di assumere la sostenibilità come variabile centrale del progettare”.

Rodrigo Rodriquez Nato a Roma nel 1937, ha ricoperto ruoli di vicepresidente e amministratore delegato presso Cassina Spa, C&B Italia e della Marcatrè Spa. È stato inoltre presidente di Federlegno-Arredo e di UEA (Union Européenne de l’Ameublement). Attualmente è presidente di Forza Projects Ltd, Londra, e di Material ConneXion Italia Srl, amministratore unico di Material Connexion Bilbao SL, membro del Cda di Antares Illuminacion Sa (Gruppo FLOS), del collegio dei probiviri di Confindustria di Roma e del Cda di Fondazione ADI Compasso d’Oro.

Come hanno scritto Emilio Genovesi e Anna Pellizzari in questo libro, quell’intenzione ha preso corpo, diventando l’economia circolare. È una materia interdisciplinare che, come ci spiegano nei capitoli della sezione “Dalla linea al cerchio”, conduce a un sistema economico pensato per potersi rigenerare da solo. Due ultime notazioni, personali. Nella mia introduzione a Ri-usi scrivevo che la mostra, presentando prevalentemente oggetti italiani, era anche un omaggio alla tradizione italiana, che dalla limitatezza delle risorse, quando non dalla povertà, ha sempre tratto stimolo per recuperare, per conservare ridando valore, grazie alla mescola tra opportunismo e genialità, tipica della cultura, anzi della civiltà, italiana. E questo libro è scritto da intelligenze e sensibilità italiche, e racconta esperienze italiane, vere best practice di cui andare orgogliosi. Infine, come presidente di Material ConneXion Italia, leggo con piacere, e quindi lo sottolineo, che “il materiale è il protagonista fisico dell’economia circolare”. Prefazione

1 Gli scenari della materia di Anna Pellizzari ed Emilio Genovesi

Dalla linea al cerchio È in corso una svolta nello scenario delle materie prime che riforniscono la produzione industriale. Cambiano i materiali, cambiano le determinanti economiche, e in breve tempo può cambiare il rapporto con le risorse primarie e il patrimonio naturale. Un elemento centrale di questi cambiamenti risiede nella comparsa sul mercato di nuovi materiali che definiremo “circolari”. Questo volume esplora il mondo delle nuove materie prime che, pur prodotte con impatti ridotti sulle risorse naturali, offrono prestazioni e caratteristiche sempre più vicine ai materiali tradizionali. Verrà proposta una definizione di questa categoria di materiali e ci si interrogherà sul contributo che offrono ai processi di ottimizzazione delle risorse; e infine si fornirà una serie di casi-studio concreti attraverso alcune “storie” di materiali circolari, esempi tangibili di questo cambio di paradigma.

La materia è finita

Nella pagina accanto: il primo principio della termodinamica afferma che la variazione dell’energia interna di un sistema (∆U) è pari alla differenza tra il calore assorbito dal sistema (Q) e il lavoro fatto dal sistema (W)

La percezione della finitezza delle risorse ha da sempre accompagnato l’uomo e lo sviluppo delle civiltà; la corsa alle materie prime, fossero esse di tipo alimentare, manifatturiero, o energetico, è stata determinante nelle politiche, nei conflitti e negli spostamenti di merci e persone – basti citare le vie del sale, della seta o delle spezie; la corsa all’oro o le campagne del grano; fino alle più recenti guerre per il petrolio. Tuttavia, se un tempo tale percezione si esplicitava in una prospettiva locale e immediata, attraverso carestie, siccità, o l’indisponibilità di materie prime per condizioni geografiche o economiche, con il tempo essa ha assunto contorni e dimensioni più complesse e sfumate. A seguito della Rivoluzione industriale, infatti, e in particolare a partire dal secondo dopoguerra, lo straordinario sviluppo tecnologico dell’Occidente ha determinato un’improvvisa ricchezza complessiva e una percezione di disponibilità di prodotti e materiali pressoché infinita. A questo fenomeno hanno contribuito diversi fattori: il boom economico e la nascita della cosiddetta “società dei consumi”; la plastica come materiale dalle illimitate possibilità applicative e originata da una materia prima abbondante e a buon mercato come il petrolio; lo sviluppo dei trasporti di materiali e prodotti, che iniziano a spostarsi rapidamente nel mondo consentendo un approvvigionamento di risorse anche da luoghi lontani e attivando quel processo che oggi definiamo “globalizzazione”. Questa illusione di infinitezza è stata quindi nel contempo causa ed effetto dello sviluppo di un modello di produzione e consumo, definito “lineare”, ancora oggi praticato in gran parte dell’industria globale, basato su produzioneuso-dismissione dei beni. Un ciclo “produco, utilizzo e butto via” che è sempre più rapido, perché per alimentare questo meccanismo e generare una crescita dei consumi il modello lineare non può che prevedere la riduzione dei tempi di vita dei prodotti, tipicamente attraverso politiche più o meno consapevoli di obsolescenza programmata, di tipo funzionale e semantico. I prodotti, siano essi a elevato contenuto di tecnologia o, all’opposto, di valori immateriali, come avviene nella moda, invecchiano sempre più velocemente, richiedendo una sostituzione con cicli temporali sempre più ridotti. Anche quando il loro valore è riconducibile ad aspetti intangibili, essi sono pur sempre fabbricati a partire da materie prime che tangibili lo sono eccome, e spesso sono anzi preziose, come nel caso, per esempio, di smartphone e tablet, la cui componente elettronica contiene argento, platino, rame, oro, terre rare.

NEOMATERIALI GLI SCENARI DELLA MATERIA

Dalla linea al cerchio

È oggi universalmente riconosciuto come questo impiego frenetico e compulsivo delle risorse, combinato con l’accelerata pressione demografica a cui il pianeta è e sarà sottoposto negli anni a venire, e con un utilizzo spesso poco efficiente delle risorse, non sia più sostenibile. Non si contano gli studi e le analisi che dimostrano, numeri alla mano, come l’era delle risorse abbondanti e a buon mercato sia finita da un pezzo: tutte le risorse di materie prime, dai materiali fossili, ai metalli, così come le riserve ittiche, di legname, acqua, terreno fertile, aria pulita e biomassa non possono più essere considerate alla stregua di “commodity infinite”. Le previsioni, inoltre, non sono ottimistiche: si stima che la richiesta di materie prime alimentari potrebbe aumentare fino al 70% nel 2050 e che, nel contempo, almeno il 60% degli ecosistemi a livello mondiale da cui queste risorse dovrebbero derivare siano in effetti già degradati o sfruttati in maniera eccessiva. Se questa doppia tendenza dovesse procedere all’attuale velocità, nel 2050 ci troveremmo ad aver bisogno di due pianeti. Oltre a rappresentare un problema ambientale, questi scenari hanno ripercussioni dirette sugli equilibri economico-industriali: operando in un sistema sempre più collegato e complesso, le imprese si trovano a dover affrontare i rischi della scarsità e volatilità dei prezzi delle materie prime, il che ha effetti negativi che si riflettono sull’economia in generale. Ciò è particolarmente vero in quei paesi o regioni, come l’Europa, che, non potendo contare su risorse interne, fanno affidamento sull’importazione per l’approvvigionamento di moltissime risorse di base. Ciononostante, oggi in Europa ben 6 tonnellate di materie prime, delle 16 complessive consumate ogni anno da ogni singolo cittadino dell’Unione, diventano scarti. Ma non solo: di queste 6, metà non vengono nemmeno recuperate e finiscono in discarica. Mettere in atto politiche e azioni per un cambio di paradigma risulta quindi una necessità, economica in primis. L’indice McKinsey dei prezzi delle materie prime mostra un’impennata verticale a partire dal 2005, e in qualche anno ha raggiunto valori visti in passato solo in corrispondenza della Prima guerra mondiale. Va peraltro sottolineato come negli ultimi anni la crescita abbia rallentato, ma sia comunque destinata a non ridimensionarsi in maniera significativa nel prossimo futuro. Siamo quindi di fronte non a singoli fenomeni acuti, bensì a problematiche croniche che determinano uno scenario permanente con cui la nuova economia sarà necessariamente obbligata a fare i conti.

Indice McKinsey dei prezzi delle materie prime 260 240

I guerra mondiale

220 200

1970 Shock petrolifero

180

II guerra mondiale

160 140 120 100

NEOMATERIALI

GLI SCENARI DELLA MATERIA

13 20

20 10

00 20

90 19

80 19

0 19 7

60 19

0 19 5

20 19

19 10

Punto di svolta nel trend dei prezzi

Grande depressione 19

Depressione post bellica

Publicdomainpictures.net

Neomateriali circolari come elemento tangibile della nuova economia Le risposte a questi scenari sono di natura diversa: da quelle offerte dal modello liberista neo-classico, che ritiene il mercato in grado di regolare questi fenomeni da sé, producendo gli anticorpi necessari a individuare nuovi percorsi; alle proposte alternative che sostengono la necessità di superare l’idea di crescita economica come portatrice e misura del benessere individuale e collettivo e propongono un cambio di paradigma centrato sul rallentamento e sulla decrescita. Indipendentemente dalle singole posizioni, e dalle relative ricette, però, tutti paiono convergere verso la necessità di non limitarsi a operare sulla quantità, riducendo materiali, energia e, in ultima analisi, consumi, ma di intervenire invece sulla qualità e sulle caratteristiche strutturali dei processi di produzione, ribaltandoli e riorganizzandoli attraverso un percorso che riduca gli sprechi e utilizzi al meglio le risorse. È esattamente questa la direzione in cui si muove l’economia circolare. Ma che cos’è l’economia circolare? Posto che la definizione univoca di economia circolare è un’attività in progress, e di cui si discute molto a livello istituzionale e industriale, possiamo rimandare allo schema realizzato dalla Ellen McArthur Foundation e fare riferimento al volume di Emanuele Bompan e Ilaria Brambilla Che cos’è l’economia circolare per maggiori approfondimenti. Si tratta in sostanza di un superamento dello schema lineare produco-consumo-dismetto attraverso un modello che punta a reimmettere nel ciclo produttivo la massima quantità possibile (tendenzialmente: tutto) di risorse – laddove per “risorsa” non si intende solo la materia fisica che compone il prodotto ma anche i collaterali che entrano nel processo di trasformazione, come aria, acqua o energia impiegate nella produzione di un prodotto, sia esso derivante da fonte fossile o da fonte rinnovabile. Ciò non si limita a dismettere e riciclare il prodotto finito ma si estende a diverse “policy di rientro”, che possono essere indirizzate ai vari livelli della catena produttiva, dall’auto-riparazione fino allo smaltimento e al ritorno all’origine nella catena che porta a una nuova produzione. L’idea di economia circolare va oltre il ciclo del singolo prodotto, proponendo sinergie tra diverse imprese finalizzate al riutilizzo di ciò che per un’industria è scarto e che per altre industrie può essere risorsa; oppure immaginando modelli di consumo diversi, come il noleggio, in cui la gestione, e quindi in ultima analisi la responsabilità, del manufatto rimane in capo all’azienda, la quale riesce a centralizzare le pratiche di gestione del prodotto (riparazione, aggiornamento, sostituzione pezzi, fino al ritiro e smaltimento finale) in maniera più competente ed efficiente. Pur essendoci dunque un sostanziale accordo su cos’è l’economia circolare nella sua definizione teorica e nei suoi obiettivi, la sua implementazione in pratiche e processi industriali è tuttavia ancora un tema aperto e tutto da esplorare. L’idea di economia circolare comprende infatti, come abbiamo visto, pratiche affatto diverse, che si possono ricondurre a cinque strategie principali: filiera circolare; recupero e riciclo; estensione della vita di un prodotto; sviluppo di piattaforme di condivisione; passaggio da prodotti a servizi.

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Far riparare la lavatrice (e quindi, come azienda produttrice, renderne più facile la riparazione), per esempio, è un’azione che rientra nell’economia circolare, così come, dal punto di vista di un’azienda, utilizzare 100 piante per costruire cassetti e metterne a dimora altrettante. Ricondurre questi singoli elementi entro una policy unitaria che punti a un impatto zero è l’obiettivo dell’economia circolare. 16

NEOMATERIALI GLI SCENARI DELLA MATERIA

L’economia circolare – un sistema industriale progettato per recuperare

Attività mineraria/ fabbricazione di materiali

Agricoltura/raccolta*

Materiali biologici

Materie prime biochimiche Recupero

Materiali tecnici

Fabbricazione di parti

Fabbricazione di prodotti

Riciclo

Biosfera

Rimessa a nuovo/ rifabbricazione

Fornitori di servizi Biogas

Riuso/redistribuzione Manutenzione

Cascate Digestione anaerobica/ compostaggio Estrazione delle materie prime biochimiche**

Consumatori

Utilizzatori

Raccolta

Recupero energetico

Discarica

* Caccia e pesca ** Può utilizzare come input i rifiuti post-raccolta e post-consumo

Fonte: Ellen MacArthur Foundation, “Towards The Circular Economy – Vol. 2”, 2013 (www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/TCE_Report-2013.pdf)

Dalla linea al cerchio