Polietilene ad alta e a bassa densità: HDPE e LDPE

Uno dei materiali più comuni nel mondo del packaging è il polietilene. Questo composto chimico è il più semplice dei polimeri sintetici: si tratta di una resina termoplastica ed è alla base di un’innumerevole varietà di oggetti della nostra vita quotidiana e impiegato per gli usi più disparati, dall’edilizia al design, oltre che per le confezioni di un vasto numero di prodotti e soprattutto i sacchetti in polietilene. Se il polietilene in generale è una delle più comuni materie prime con cui si realizzano gli imballaggi, si stima che possa addirittura costituire il 40% della produzione di materie plastiche a livello mondiale.

Viene privilegiato rispetto ad altri materiali e altri tipi di plastica in quanto è molto flessibile e leggero, e per via della sua lavorazione, più accessibile ed economica.

La molecola di polietilene è molto semplice: si tratta di una catena di atomi di carbonio, ciascuno dei quali ha attaccati a sé due atomi di idrogeno. Il suo simbolo chimico generico è PE, ma in commercio si trova citato spesso nelle sue due più popolari formulazioni, dette HDPE e LDPE: esistono dunque due tipologie principali di polietilene che hanno a loro volta caratteristiche specifiche e di conseguenza diverse applicazioni in campo produttivo. Per poter scegliere il tipo di polietilene più adatto al proprio progetto, ottimizzando costi e massimizzando le prestazioni, è utile conoscerne le specifiche proprietà.

HDPE: il polietilene ad alta densità

Come anticipato, le due sigle HDPE e LDPE indicano due diversi tipi di polietilene, ciascuno con una specifica struttura molecolare. In pratica quando un atomo di carbonio della struttura a sua volta si ramifica in un’ulteriore catena di polietilene, avremo un polietilene non lineare, detto a bassa densità, da cui “Low density” o “LD”, viceversa se non ha ramificazioni viene detto polietilene lineare o “High Density” / “HD”.

Spesso abbreviato come HDPE o PE-HD, dall’inglese high-density polyethylene, il polietilene ad alta densità ha una struttura è molto semplice: è formato da una lunga catena di atomi di carbonio, con due atomi di idrogeno collegati a ciascun atomo di carbonio. L’HDPE è anche detto polietilene lineare perché la sua struttura chimica non ha ramificazioni.

Caratteristiche del polietilene ad alta densità

L’HDPE o PE-HD è un polimero termoplastico che appartiene al gruppo del polietilene, un materiale noto per la sua flessibilità, resistenza e resistenza chimica.

A livello molecolare, l’HDPE presenta scarse ramificazioni, e per questo le forze intermolecolari e la resistenza alla trazione sono maggiori che nelle varietà di polietilene meno dense.

Si tratta di un materiale durevole e leggero, resistente alla trazione, alla corrosione, ai prodotti chimici e alle fluttuazioni di temperatura: può infatti sopportare temperature abbastanza elevate, fino circa 120°C per brevi periodi, 110°C continuamente. L’alta densità lo rende più duro, rigido e opaco, quindi non trasparente e per questo risulta molto adatto per la produzione di contenitori e bottiglie. Il materiale è anche resistente alle radiazioni UV e può quindi essere utilizzato per applicazioni esterne.

Proprio per via delle sue caratteristiche, il polietilene ad alta densità viene scelto per una serie di applicazioni specifiche, che richiedono un più elevato grado resistenza, qualità e performance, come ad esempio è richiesto nel settore alimentare.

Tra le sue principali applicazioni, troviamo la produzione di contenitori, come bottiglie d’acqua e latte, in campo alimentare, ma anche flaconi di detersivo, shampoo, dispenser di sapone, taniche di carburante, innaffiatoi, tappi per bottiglie. L’HDPE è anche utilizzato per la produzione di giocattoli, scatole di stoccaggio, casse, pallet in plastica, mobilio e, non da ultimi, è il materiale d’elezione per la produzione di shopper, borse in plastica e sacchetti per la spazzatura.

Il polietilene ad alta densità è anche la più comune fra le materie plastiche adatte al confezionamento di alimenti: si parla infatti di polietilene alimentare.

La sua elevata resistenza alla trazione e alla temperatura, per lo meno al di sotto dei 60°C, lo rende ideale per il contatto con gli alimenti già al momento del confezionamento negli stabilimenti di produzione: risulta infatti perfettamente atossico, oltre che insapore e inodore è adatto a contenere generi alimentari evitando qualsiasi tipo di contaminazione. In particolare, è perfetto per contenere i liquidi, grazie alle sue eccezionali proprietà di effetto barriera all’acqua e all’umidità.

Se a questo si aggiunge un’elevata resistenza agli agenti chimici, come molti acidi, alcool e perfino benzina, è facile intuire come si prospetti un materiale dalle tantissime utili applicazioni in campo commerciale dove la resistenza e l’impermeabilità sono fattori non solo richiesti ma cruciali.

L’HDPE infatti resiste anche a molti diversi solventi e per questo ha una grande varietà di applicazioni nel campo dell’edilizia, è adatto per la produzione di condutture, cavi per le telecomunicazioni, tubazioni interrate e non, per il trasporto di fluidi in pressione e contenitori per prodotti chimici.

Infine, l’HDPE non solo viene comunemente riciclato, e può quindi essere riutilizzato più volte, come vedremo, ma è anche riciclabile al 100%, qualità che lo rende particolarmente utile e interessante.

Questa sua caratteristica infatti rappresenta un grande vantaggio, con un notevole risparmio di risorse naturali e un approccio etico alla lavorazione degli imballaggi.

Come funziona il riciclo dell’HDPE

L’HDPE (polietilene ad alta densità), rigido, resistente e facilmente riciclabile, è un materiale ampiamente utilizzato nell’industria del riciclaggio. Le sempre più performanti tecnologie all’interno della filiera del riciclo meccanico consentono di rigenerarlo in modo davvero esemplare.

Innanzitutto un fattore cruciale è la raccolta dei materiali: è infatti fondamentale separare il polietilene ad alta densità dagli altri rifiuti in modo che possa essere correttamente riciclato.

Subito dopo la ricezione dei materiali, questi vengono stoccati e selezionati, per poi essere frantumati, fino ad ottenere dei granuli.

Questo processo consente di re-immettere il materiale nel ciclo produttivo e riutilizzarlo più volte senza perdere la qualità del prodotto finale, riducendo così notevolmente l’impatto ambientale sia in termini di consumo di risorse che di accumulo di rifiuti: la produzione di nuovi imballaggi e oggetti con materiale riciclato dà vita ad un processo produttivo circolare e virtuoso.

LDPE: polietilene a bassa densità

Si tratta del primo tipo di polietilene ad essere sintetizzato, come polimero termoplastico ricavato dal petrolio, nel 1933 ad opera dell’Imperial Chemical Industries (ICI), con un processo utilizzato ancora oggi.

Anche il polietilene a bassa densità è formato da una catena di atomi di carbonio con due atomi di idrogeno per ogni atomo di carbonio. Però, in questo caso, la struttura non è lineare, in quanto sono presenti diverse ramificazioni che ne abbassano il coefficiente di densità. Per questo l’LDPE (low-density polyethylene) è anche definito come non lineare.

Caratteristiche del polietilene a bassa densità

Il polietilene a bassa densità, o ramificato, risulta generalmente meno resistente del suo “cugino” ad alta densità. L’LDPE non reagisce a temperatura ambiente, tranne che con forti agenti ossidanti o solventi che possono causarne il rigonfiamento, ha un’ottima impermeabilità all’acqua e può sopportare temperature di 80°continuamente e di 95° per un breve periodo. Può essere fabbricato in varietà traslucide od opache, ed è abbastanza flessibile e resiliente.

Come l’HDPE, viene impiegato in diversi ambiti, tra i quali quello alimentare. I principali prodotti realizzati in LDPE sono vari contenitori, dalle vaschette ai recipienti, contenitori per il cibo, bottiglie usa-e-getta per latte e succhi di frutta, imballaggi generici in plastica ma anche superfici da lavoro, componenti elettronici e parti hardware di computer, molti strumenti di laboratorio stampati a iniezione. Il suo utilizzo più comune è nelle pellicole sottili o film.

Come funziona il riciclo dell’LDPE

Analogamente a ciò che avviene con l’HDPE, anche l’LDPE viene comunemente riciclato.

Sia il materiale uno scarto di produzione sia invece proveniente da “post consumo” di un prodotto di cui serviva da imballaggio, il polietilene a bassa densità viene conferito e ritirato attraverso operazioni di raccolta differenziata.

Dai centri di raccolta, gestiti a livello regionale, i rifiuti vengono così inviati agli stabilimenti di riciclo dove vengono successivamente puliti, anche manualmente, da eventuali residui di prodotto, lavati, controllati e stoccati, dopo essere stati suddivisi per tipologia di polimero. In questo caso i due diversi tipi di polietilene saranno selezionati per essere trattati separatamente; quindi, i materiali vengono macinati con uno strumento chiamato granulatore. Queste operazioni si svolgono all’interno degli impianti di riciclo meccanici che li prepara ad essere nuovamente immessi nel ciclo produttivo come materia prima-seconda. Si stima che circa il 75% del polietilene riciclato possa essere riconvertito in materia prima-seconda, per dar luogo alla produzione di nuovi manufatti evitando al contempo l’accumulo di ulteriori rifiuti, anche destinati allo smaltimento per combustione, insieme all’ulteriore consumo di energia e risorse fossili, non rinnovabili, per la produzione di materia prima vergine.

Prezzi del polietilene ad alta e bassa densità

Abbiamo parlato delle differenze tra le due tipologie di polietilene. Ciascuna azienda può valutare i vantaggi dell’uno e dell’altro a seconda delle proprie esigenze, di imballaggio, trasporto e stoccaggio, considerandone le specifiche caratteristiche. E’ evidente il divario tra i due in termini di prestazioni e resistenza, tuttavia è bene sottolineare che il polietilene a bassa di densità ha un costo di produzione molto inferiore ed è più facile da produrre. Di conseguenza sarà l’LDPE il materiale preferito per tutti gli usi in cui sia possibile sceglierlo, al posto di quello ad alta densità, ove per esempio non siano richieste particolari performance tecniche ma piuttosto sia necessario prediligere la rapidità di produzione come il rispetto di un budget.