Environmental Sustainability of High-performance Thermoplastic Materials

Thermoplastic compounds are utilised in various industries due to their exceptional mechanical properties. However, polymers are often produced from non-renewable sources, such as petroleum, through energy-intensive processes. Therefore, understanding their environmental impact is crucial for proposing effective mitigation solutions. This research evaluates the environmental performance of seven high-performance thermoplastic compounds added with different flame retardants. The analysis was conducted using Life Cycle Assessment (LCA) methodology and following the PCR 2010:16 Plastics in primary forms v4.0.0. The software used was SimaPro v10.1 with Ecoinvent database v3.10. The Functional Units considered are 1 kg and 1 L of compound. Furthermore, several mitigation scenarios were evaluated, such as the introduction of mechanically recycled polymers and the use of different energy mixes. The results show significant variations in impact depending on the polymer, flame retardant, and its density. In particular, polyamide-based polymers tend to have a higher impact. Regarding mitigation scenarios, the introduction of recycled polymers at different rates brings the most significant benefits compared to other mitigation systems. The results of this study will be useful to both the scientific community and technical stakeholders involved in the production and design of sustainable thermoplastic compounds.

I compound termoplastici sono utilizzati in diversi settori grazie alle loro eccezionali proprietà meccaniche. Tuttavia, i polimeri sono spesso prodotti da fonti non rinnovabili, come il petrolio, attraverso processi ad alto consumo energetico. Pertanto, comprenderne l'impatto ambientale è fondamentale per proporre soluzioni di mitigazione efficaci. Questa ricerca valuta le prestazioni ambientali di sette compound termoplastici ad alte prestazioni addizionati con diversi ritardanti di fiamma. L'analisi è stata condotta utilizzando la metodologia di Valutazione del Ciclo di Vita (LCA) e seguendo lo standard PCR 2010:16 Plastics in primary forms v4.0.0. Il software utilizzato è SimaPro v10.1 con database Ecoinvent v3.10. Le Unità Funzionali considerate sono 1 kg e 1 L di compound. Inoltre, sono stati valutati diversi scenari di mitigazione, come l'introduzione di polimeri riciclati meccanicamente e l'utilizzo di diversi mix energetici. I risultati mostrano significative variazioni di impatto a seconda del polimero, del ritardante di fiamma e della sua densità. In particolare, i polimeri a base poliammidica tendono ad avere un impatto maggiore. Per quanto riguarda gli scenari di mitigazione, l'introduzione di polimeri riciclati a diverse velocità offre i benefici più significativi rispetto ad altri sistemi di mitigazione. I risultati di questo studio saranno utili sia alla comunità scientifica che agli stakeholder tecnici coinvolti nella produzione e progettazione di compound termoplastici sostenibili.