Chimica

Sostenibilità, la chimica in cartiera

Assecondando le tendenze ecologiche del mercato, oggi additivi e ausiliari chimici supportano la trasformazione green dell’industria della carta, grazie al loro rinnovato ruolo nel processo di fabbricazione della carta.

La strada che porta l’industria della carta alla sostenibilità è fatta di molti sentieri. Le imprese del settore, infatti, si interrogano quotidianamente su quali vie scegliere per efficientare sempre più i processi di produzione, così come la disponibilità e l’impiego delle materie prime, fino al tema oggi più scottante di tutti e relativo alla razionalizzazione dei consumi energetici.

Oltre a questi, però, vi sono questioni che attengono direttamente al processo di fabbricazione della carta, evidenziando su questo fronte il ruolo di additivi e ausiliari chimici. Ebbene, in ottica green, anche quest’ultimi risultano altrettanto decisivi per il contributo che sono in grado di offrire per la competitività dell’industria della carta, posta oggi di fronte alla sfida di raggiungere quegli standard di innovazione e sostenibilità che il mercato sollecita e il legislatore italiano ed europeo richiede. Aspetti tecnologici e di scenario, infatti, diventano tutt’uno, come spiega Giuseppe Li Bassi, presidente Gruppo Chimica Intermedi e Specialità – Federchimica Aispec.

In generale come sta evolvendo il ruolo degli ausiliari chimici nel processo di fabbricazione della carta? Quali sono le tendenze principali?

Prima di tutto è bene distinguere le diverse tipologie di ausiliari e additivi chimici che vengono utilizzati nel settore carta e i diversi materiali che interessano. Nella produzione di carte e cartoni si utilizzano due tipi di materiali: materiale fibroso e sostanze chimiche di natura inorganica e organica, ovvero gli additivi e ausiliari chimici. È inoltre in continuo aumento la percentuale di carta riciclata che viene utilizzata nelle fasi produttive.

Gli additivi sono sostanze chimiche che vengono introdotte a far parte dell’impasto fibroso, per conferire alla carta finita specifiche proprietà di resistenza meccanica, fisica, agli agenti atmosferici, all’umidità, ai grassi, ma anche caratteristiche ottiche ed estetiche o di stampabilità. Possono essere aggiunti all’impasto ancora in fase umida (in tal caso si parla di internal o wetend addition), oppure sul foglio di carta finito dopo essiccazione completa o parziale (surface o dry end addition).

Gli ausiliari di fabbricazione sono invece sostanze chimiche che agevolano le condizioni operative nelle diverse fasi del processo di produzione della carta, migliorando l’economia del processo stesso. In generale gli ausiliari non compaiono nella composizione finale della carta o del cartone, in quanto non restano incorporati nella pasta fibrosa; esistono però delle eccezioni, quali ad esempio alcuni ausiliari che formano legami stabili col supporto fibroso.

La distinzione tra additivi e ausiliari è sempre così inequivocabile?

Ovviamente la distinzione tra additivi e ausiliari non sempre è così netta, in quanto in alcuni casi lo stesso prodotto chimico può fungere sia da additivo sia da ausiliario. Tipicamente il ruolo dei prodotti chimici nel processo cartario può essere distinto in quattro fasi: la produzione di paste da legni e da piante annuali, la formazione del nastro umido, la finitura del foglio di carta e infine il riciclo dei materiali cartari. La fase più importante del processo produttivo è certamente la fase umida, in cui vengono utilizzati vari prodotti chimici che sono, sia in termini qualitativi che quantitativi, alla base del risultato finale. In questa fase sono prioritarie le conoscenze delle proprietà morfologiche, strutturali e chimico-fisiche delle fibre unitamente alle caratteristiche dell’intero sistema produttivo.

Quali tendenze stanno emergendo o si stanno consolidando?

Il processo cartario necessita d’innovazione continua e gli ausiliari chimici giocano un ruolo fondamentale nel processo di fabbricazione della carta, non solo in termini quantitativi, ma anche come responsabili del risultato del prodotto finale. La tendenza che si sta sviluppando in questi anni è di una sempre maggiore attenzione all’aspetto ambientale con prodotti più sostenibili. Le tendenze principali sono focalizzate a proporre performances che impattino in maniera diretta e indiretta in termini di sostenibilità, legata a differenti aspetti della produzione e dell’utilizzo dei prodotti, come ad esempio garantire un minor fabbisogno di acqua per mitigare i dispendi energetici successivamente impiegati per rimuovere la stessa.

Oltre che per rispondere alle esigenze di sostenibilità, vi è anche una tendenza consolidata a ricercare prodotti chimici alternativi, mantenendo il più possibile invariate le performance, per contrastare le innumerevoli supply chain disruption verificatesi nel corso del 2022.

Entrando più nel particolare, come sta cambiando la chimica per la carta allo scopo di supportare in termini quantitativi e qualitativi la fabbricazione della carta?

La chimica della carta sta dando sempre più rilevanza allo sviluppo di prodotti con un contenuto di rinnovabilità sempre maggiore, al fine di ridurre l’utilizzo di prodotti derivanti da fonte fossile, migliorando di conseguenza gli indicatori di LCA e carbon footprint. Inoltre, si registra un macro-trend di ricerca e sviluppo, diretto alla produzione di carte funzionalizzate per usi alimentari, in sostituzione degli imballaggi multistrato, che possono essere meno compatibili con le richieste della nuova normativa europea sulle plastiche.

Dal punto di vista degli additivi e degli ausiliari, ad esempio si possono sostituire prodotti a base di lattici di sintesi con prodotti rinnovabili e riciclabili derivanti dall’amido, o gli ingredienti fluorurati, utilizzati con effetto barriera nei confronti dei grassi, con prodotti più sostenibili e con minor impatto ambientale.

Quale contributo può dare la chimica per la carta per supportare la transizione ecologica e la sostenibilità dell’industria della carta?

A causa dell’aumento della quantità di carta da riciclo nelle fasi produttive, la qualità delle fibre cellulosiche diminuisce e di conseguenza si ha una riduzione delle caratteristiche meccaniche del prodotto finito. In un’ottica di sostenibilità e transizione ecologica, l’utilizzo di additivi e ausiliari derivanti da amido consente di sopperire a tale problema, permettendo così un aumento della quota di macero in fase di produzione.

Inoltre, in aggiunta alle tendenze delle carte funzionalizzate per uso alimentare, anche nel cosiddetto luxury packaging, il focus si sta spostando sempre di più in direzione di prodotti ad alto contenuto di rinnovabilità, mantenendo tuttavia le peculiari caratteristiche di qualità e personalizzazione di questo specifico settore degli imballaggi.

La chimica per la carta può aiutare l’industria della carta anche ad affrontare la sfida dei costi energetici in aumento?

Come altri settori, anche la filiera della carta è duramente impattata dagli aumenti energetici degli ultimi mesi. La sfida che si presenta alle imprese che forniscono additivi e ausiliari per le cartiere è quella di continuare a proporre prodotti efficienti, che permettano alla cartiera una riduzione delle emissioni di CO2 e anche quella di ricercare nuovi ingredienti che permettano di ridurre drasticamente la quantità di energia necessaria ad asciugare il cartone.

Quali tendenze di mercato o tecnologiche caratterizzeranno il futuro della chimica per la carta?

Alla luce delle strategie comunitarie, recentemente approvate o in fase di discussione (Chemical Strategy for Sustainability, European Green Deal, Sustainability by Design, Strategia sulle plastiche e gli imballaggi), e vista la veloce transizione da imballaggi in materiale plastico a quelli a base carta, bisognerà trovare soluzioni per supportare ogni cambiamento che derivi sia da scelte aziendali della filiera, sia dalle linee di indirizzo dettate dal legislatore comunitario.

In generale le tendenze di ricerca e sviluppo che definiranno il futuro del settore sono legate allo sviluppo di prodotti (ausiliari o additivi) che permettano alla cartiera una riduzione della CO2 emessa, che consentano la produzione di articoli finiti in linea con le Strategie europee (e.g. carte barrierate per uso alimentare) e lo sviluppo di prodotti con un LCA/Carbon footprint sempre più volto alla sostenibilità a 360°.