Il particolato di usura degli pneumatici agricoli
La valutazione dell’impatto ambientale del macchinario agricolo si è finora concentrata soprattutto sulle emissioni inquinanti dei motori a combustione interna, ma ci sono anche altre fonti potenzialmente pericolose, come il materiale di consumo progressivo degli pneumatici e dei ferodi di freni e frizioni
Ogni anno nel mondo vengono prodotti miliardi di pneumatici, destinati ad automobili, camion, autobus, motocicli e mezzi industriali. Dietro un componente apparentemente semplice si nasconde in realtà un prodotto altamente tecnologico, costituito da decine di materiali diversi e progettato per resistere a forti sollecitazioni meccaniche, a notevoli sbalzi termici e a lunghi periodi di utilizzo. La complessità costruttiva dello pneumatico, però, rende impegnativa anche la gestione dell’impatto ambientale, che ne accompagna l’intero ciclo di vita, dalla produzione fino allo smaltimento.
Una miscela di materiali pensata per durare. La parte preponderante di uno pneumatico è logicamente la gomma, che può essere naturale, a base di caucciù (ottenuto dal lattice dell'Hevea brasiliensis, cioè il cosiddetto “albero della gomma”), oppure sintetica, prodotta chimicamente a partire dal petrolio. Uno pneumatico moderno è il risultato di una sofisticata (e tenuta gelosamente segreta dai produttori…) combinazione di materiali naturali e sintetici, ai quali sono aggiunti però numerosi altri componenti, destinati a migliorarne le prestazioni e la durata. Tra questi figurano il nerofumo (che conferisce omogeneità cromatica all’aspetto esteriore, con il caratteristico colore nero) e la silice, che aumentano la resistenza all'usura e migliorano l'aderenza; oli e resine che rendono la mescola più lavorabile; zolfo e ossido di zinco necessari al processo di fabbricazione mediante vulcanizzazione, oltre a una vasta gamma di antiossidanti, plastificanti e stabilizzanti che rallentano l'invecchiamento della materia prima. All'interno dello pneumatico c’è, poi, la carcassa, ovvero la struttura portante, costituita da sottili cavi d'acciaio, fibre plastiche o tessili, indispensabili per conferire robustezza e stabilità. Questa molteplicità di materiali rende gli pneumatici molto efficienti per il loro impiego, ma rappresenta al contempo una delle principali difficoltà inerenti al loro recupero e riciclo.
Il ciclo di vita comincia molto prima della strada. Le analisi di Life Cycle Assessment (LCA), oggi considerate il metodo più completo per valutare gli effetti ambientali di un prodotto, dimostrano che ogni fase del suo ciclo di vita contribuisce al consumo di risorse naturali e alla generazione di emissioni.
La produzione degli pneumatici inizia con l'estrazione delle materie prime. La coltivazione degli alberi della gomma ha purtroppo comportato negli ultimi decenni la sostituzione di vaste superfici forestali con piantagioni intensive, soprattutto in Asia e in Africa, con conseguenze nefaste sulla biodiversità e sugli ecosistemi.
Parallelamente vengono prodotti gomma sintetica, nerofumo, silice e numerosi additivi chimici con processi che richiedono grandi quantità di energia e acqua. La fabbricazione vera e propria avviene poi attraverso una serie di lavorazioni industriali: miscelazione delle materie prime, estrusione, assemblaggio della carcassa, inserimento delle tele metalliche e successiva vulcanizzazione, durante la quale lo zolfo crea i legami che conferiscono elasticità e resistenza alla gomma. Ogni pneumatico richiede energia elettrica, acqua e solventi e genera emissioni atmosferiche, reflui e rifiuti industriali. Considerando gli oltre tre miliardi di pneumatici prodotti ogni anno nel mondo, anche piccoli consumi unitari si trasformano in enormi quantità di risorse utilizzate.
Le particelle invisibili diventano un problema globale. Se le emissioni gassose allo scarico sono state progressivamente ridotte grazie all'evoluzione dei motori e dei sistemi di abbattimento degli inquinanti, un'altra forma di inquinamento è rimasta a lungo in secondo piano: quella prodotta dall'usura degli pneumatici. Ogni volta che un veicolo accelera, frena o affronta una curva, il battistrada perde minuscoli frammenti di gomma. Queste particelle si mescolano spesso con residui dell'asfalto, polveri minerali e materiali provenienti dai freni, formando quelle vengono definite Tyre and Road Wear Particles (TRWP), cioè particelle di usura di pneumatici e pavimentazione stradale. Sebbene ciascuna particella sia microscopica, la quantità complessiva prodotta è enorme. Durante la vita utile di uno pneumatico possono essere rilasciati diversi chilogrammi di materiale, equivalenti a una quota significativa del peso iniziale, fino al 10-15%. Per questo motivo gli pneumatici sono oggi considerati una delle principali fonti di microplastiche disperse nell'ambiente. L'entità dell'usura dipende da numerosi fattori: peso del veicolo, stile di guida, velocità, pressione di gonfiaggio, tipo di pavimentazione e caratteristiche della gomma. Un SUV pesante o un autocarro (ma anche un trattore…), ad esempio, generano logicamente quantità di particelle molto superiori rispetto a una piccola utilitaria, così come una guida sportiva provoca un'abrasione maggiore rispetto a una guida regolare.
Dove finiscono le particelle di gomma? Una volta rilasciate, le particelle seguono percorsi molto diversi tra loro. Le più grandi, che rappresentano la maggior parte del materiale emesso, tendono a depositarsi nelle immediate vicinanze della carreggiata, accumulandosi lungo i bordi delle strade, nei terreni limitrofi o nei sedimenti dei corsi d'acqua. Quelle più fini e ultrafini, invece, possono rimanere sospese nell'aria per tempi più lunghi e venire trasportate dal vento anche a notevole distanza dal punto di emissione. Le precipitazioni modificano ulteriormente questo percorso. La pioggia trascina le particelle verso i sistemi di drenaggio urbano, dove una parte viene trattenuta nei pozzetti e nelle reti fognarie, mentre le frazioni più piccole raggiungono gli impianti di depurazione. Molti contaminanti finiscono così nei fanghi di depurazione che, in diversi Paesi (Italia compresa), vengono distribuiti come ammendanti agricoli. In questo modo le sostanze contenute negli pneumatici possono essere trasferite dai centri urbani ai terreni coltivati, entrando in nuovi cicli ambientali. Anche gli impianti di trattamento delle acque potabili, pur essendo molto efficienti, non sono in grado di eliminare completamente tutte le particelle più piccole. Questo spiega perché le microplastiche derivanti dagli pneumatici siano ormai state individuate in numerosi ecosistemi terrestri e acquatici.
Una miscela chimica molto più complessa della semplice gomma. Quando si pensa alle microplastiche degli pneumatici si immagina spesso soltanto gomma triturata. In realtà queste particelle rappresentano una miscela estremamente complessa di materiali. Oltre agli elastomeri naturali e sintetici, contengono metalli come zinco, rame, nichel, piombo, cromo e cadmio, residui di additivi impiegati durante la produzione, idrocarburi policiclici aromatici (IPA), plastificanti, antiossidanti e numerosi altri composti organici. Tra le sostanze che negli ultimi anni hanno attirato maggiore attenzione vi è il 6PPD, un antiossidante utilizzato praticamente in tutti gli pneumatici moderni per proteggerli dall'azione dell'ozono atmosferico. Quando viene esposto all'aria e agli agenti atmosferici, il 6PPD si trasforma in 6PPD-chinone, un composto che recenti studi hanno individuato come altamente tossico per alcune specie di salmoni, in particolare il salmone coho, provocandone una rapida mortalità anche a concentrazioni molto basse. Questo caso ha dimostrato come una sostanza introdotta per migliorare la durata degli pneumatici possa trasformarsi, durante l'invecchiamento, in un contaminante molto più pericoloso del composto originario.
Effetti sugli ecosistemi e sulla salute. Le ricerche degli ultimi anni stanno evidenziando un quadro sempre più articolato e preoccupante. Negli ecosistemi acquatici le particelle di usura possono essere ingerite da piccoli invertebrati, pesci e crostacei, alterando crescita, riproduzione e sviluppo. Alcuni metalli, in particolare lo zinco, possono provocare effetti tossici già a concentrazioni relativamente basse. Nel suolo, invece, la presenza di particelle di gomma modifica le caratteristiche chimiche e biologiche dell'ambiente. Diversi studi hanno osservato variazioni del pH, della respirazione microbica e della disponibilità di nutrienti per le piante, oltre ad effetti negativi sulla crescita di alcune specie vegetali dovuti soprattutto al rilascio di zinco. Anche organismi fondamentali per la fertilità del terreno, come i lombrichi, mostrano riduzioni della sopravvivenza e della capacità riproduttiva quando sono esposti ad elevate concentrazioni di granuli di gomma. Per quanto riguarda la salute umana, la ricerca è ancora in piena evoluzione. Le particelle più fini possono essere inalate e raggiungere l'apparato respiratorio, mentre quelle depositate negli alimenti o nell'acqua possono essere ingerite. Oltre alla presenza fisica delle microplastiche, destano attenzione le sostanze chimiche che esse rilasciano gradualmente nell'ambiente e negli organismi.
Euro 7: il particolato di usura entra tra i parametri di omologazione. Nel settore “non road” delle macchine dotate di motore a combustione interna il limite vigente è ancora Stage V/TIER 5, che prevede limiti normativi sostanzialmente comparabili a Euro 5. è però ipotizzabile che, seppur a distanza di qualche anno, i requisiti tendano ad allinearsi con quelli dell’ambito automotive, dove la normativa vigente è Euro 6, introdotta per la prima volta nel 2014 e revisionata negli anni successivi, sino all’attuale Euro 6e, per il quale i veicoli con propulsore diesel hanno limiti di 0,50 g/km per il CO, 0,17 g/km per una combinazione di HC e NOx, 0,08 g/km per i soli NOx e 0,005 g/km per il PM. Viceversa, in relazione alle diverse modalità d’uso dei mezzi da lavoro, i limiti Stage e TIER dovranno logicamente tenere conto di valori stabiliti su una base differente, ovvero sempre la quantità di inquinante emesso (in g), ma rapportato all’unità di energia prodotta (in kWh).
La norma sulle emissioni Euro 7, in vigore nell’automotive da novembre 2026, prevederà un deciso cambio di paradigma: le emissioni gassose dei motori sono ormai molto limitate, e di conseguenza il contributo delle altre componenti, le cosiddette “Non-Exhaust Emissions” (NEE), assume un peso crescente, soprattutto con la progressiva diffusione dei veicoli elettrici. Si tratta in pratica del “particolato di usura”, ovvero il consumo degli organi di attrito degli impianti frenanti e soprattutto degli pneumatici. Inoltre, i veicoli saranno testati in una gamma più ampia di condizioni, per garantire che rispettino gli standard durante tutto il loro ciclo di vita. Ad esempio per i veicoli elettrici, l’Euro 7 includerà anche rigorosi test sullo stato di salute e le prestazioni del pacco batterie.
Da questo punto di vista, senza dubbio il ruolo degli pneumatici diventa preponderante; l’abrasione del battistrada produce infatti particelle costituite da una miscela di gomma naturale e sintetica, nerofumo, silice, ossido di zinco, resine, oli e materiale minerale proveniente dall'asfalto, definite TRWP (Tyre and Road Wear Particles). La loro distribuzione dimensionale è estremamente ampia, da pochi decimi fino a centinaia di μmillesimi di millimetro; le frazioni più fini contribuiscono alla formazione del particolato atmosferico (il PM10 e, in parte, il PM2.5), mentre quelle più grandi si depositano sulla carreggiata o vengono trasportate nelle acque superficiali. Secondo stime dell'European Chemicals Agency, l'usura degli pneumatici rappresenta una delle principali sorgenti di microplastiche primarie rilasciate nell'ambiente europeo, con quantità complessive dell'ordine di centinaia di migliaia di tonnellate ogni anno. Uno pneumatico di automobile può perdere oltre 1 kg di materiale nel corso della propria vita utile. Si consideri poi che la progressiva diffusione dei veicoli elettrici renderà il fenomeno ancora più rilevante, a causa del maggior peso del mezzo e della disponibilità immediata della coppia motrice, che tenderanno ad aumentare il tasso di abrasione. Ciò probabilmente imporrà un'evoluzione nella progettazione delle coperture, alla ricerca di un equilibrio tra resistenza all'usura, tenuta di strada sul bagnato, resistenza al rotolamento, rumorosità e durata, ovvero caratteristiche spesso contrastanti tra loro. Le attività di ricerca sono oggi concentrate su elastomeri funzionalizzati, silici ad alta dispersione, nuovi sistemi di vulcanizzazione e disegni del battistrada capaci di ridurre gli scorrimenti locali che accelerano il distacco di materiale. Sono in sostanza tutti temi che dovranno essere probabilmente trasposti anche agli pneumatici montati sui trattori, tenendo anche conto che la quota parte del tempo di lavoro dedicato ai trasporti su strada pubblica aperta al traffico sta progressivamente aumentando nell’ottica dell’agricoltura moderna.
Parallelamente, Euro 7 introduce anche limiti alle emissioni di particolato dei ferodi dei freni, misurate come PM10 mediante il ciclo standardizzato UNECE GTR 24 su banco dinamometrico. Per le autovetture il limite è fissato a 7 mg/km per i veicoli con motore termico e ibridi e a 3 mg/km per i BEV, valori che richiederanno l'adozione di pastiglie a bassa usura, dischi rivestiti con tecnologie ad alta durezza (HVOF o laser cladding) e strategie di brake blending in grado di massimizzare la frenata rigenerativa. La filosofia di Euro 7 è quindi quella di valutare l’impatto del veicolo nel suo complesso. Non conta più soltanto ciò che esce dal tubo di scarico, ma anche il materiale che viene progressivamente disperso durante il suo consumo. In questo scenario pneumatici, impianto frenante, massa del veicolo e sistemi di controllo elettronico diventano elementi strettamente interconnessi, destinati a influenzare non solo le prestazioni dinamiche, ma anche l'impatto ambientale complessivo del mezzo.
Pneumatici meno impattanti
I produttori si stanno impegnando sulla messa a punto di diverse strategie, come aumentare la quota di materie prime di origine rinnovabile, sostituire alcune sostanze chimiche con altre meno pericolose, ridurre la resistenza al rotolamento e migliorare la riciclabilità delle mescole.
Tra le soluzioni più promettenti per ciò che concerne le materie prime c’è il Guayule (Parthenium argentatum), una pianta originaria delle zone aride del continente americano, che produce un lattice simile al caucciù naturale (ma che non contiene le proteine responsabili dell’allergia al lattice classico). Questa materia prima (già sperimentata in Italia addirittura nel periodo autarchico…) potrebbe ridurre le emissioni di carbonio, diminuendo al contempo la dipendenza dalle grandi piantagioni tropicali di Hevea brasiliensis.
Un’ulteriore opzione è la coltivazione del Tarassaco (Taraxacum officinale) ovvero il cosiddetto dente di leone, che nella versione Taraxacum kok-saghyz è una pianta che richiede poco impegno per la sua coltivazione, cresce bene nelle regioni temperate di tutto il mondo, ma soprattutto contiene un'elevata quantità di lattice, specie nelle radici.
Parallelamente, anche in ambito agricolo sono ormai realtà consolidate i nuovi sistemi di monitoraggio e variazione dinamica della pressione di gonfiaggio e dell'usura, in grado di aumentare la durata dello pneumatico e ridurre sia il consumo di combustibile che la dispersione di microparticelle dovuta ad usura.
