Bioplastica: il materiale del futuro

Bioplastica: il materiale del futuro. Una nuova scoperta da parte degli scienziati apre nuovi orizzonti. Gli scienziati dell’ Università di Washington a St. Louis svelano una bioplastica che si degrada a temperatura ambiente e supera le prestazioni della petroplastica. Cosa hanno scoperto? Questi scienziati hanno compiuto un coraggioso passo avanti creando una nuova bioplastica ispirata alla struttura delle foglie. La loro innovazione, LEAFF, migliora resistenza, funzionalità e biodegradabilità utilizzando nanofibre di cellulosa, superando persino le prestazioni delle plastiche tradizionali. Si degrada a temperatura ambiente, è stampabile e resiste all’aria e all’acqua, offrendo una soluzione rivoluzionaria per un packaging sostenibile.

Questa nuova tecnologia si ispira in realtà ad un’abitudine del nostro passato che era andata persa.

Bioplastica: nuove scoperte per un futuro più sostenibile

L’inquinamento dovuto alla plastica sta devastando sia le zone verdi che gli ambienti marini. Infatti è diventato un vero problema per il nostro pianeta. In risposta a ciò, i ricercatori hanno sviluppato versioni biodegradabili delle plastiche tradizionali. Tuttavia, anche le bioplastiche attuali devono affrontare delle sfide: le versioni attuali non sono resistenti quanto le plastiche di origine petrolchimica e si degradano solo tramite un sistema di compostaggio ad alta temperatura.

I ricercatori della Washington University di St. Louis hanno risolto entrambi i problemi ispirandosi alle umili foglie. Molto prima della plastica, gli esseri umani avvolgevano il cibo nelle foglie, che si biodegradano facilmente grazie a una struttura sottostante di pareti cellulari ricche di cellulosa. Gli ingegneri chimici della Washington University hanno deciso di introdurre nanofibre di cellulosa nella progettazione di bioplastiche. Joshua Yuan, professore Lucy e Stanley Lopata e titolare della cattedra di ingegneria energetica, ambientale e chimica presso la McKelvey School of Engineering afferma:

“Abbiamo creato questa struttura multistrato in cui la cellulosa è al centro e le bioplastiche sono sui due lati. In questo modo, abbiamo creato un materiale molto resistente e multifunzionale”

Questo progetto è nato grazie agli scienziati di un’università americana.

Com’è nato questo progetto?

La tecnologia è nata lavorando con due delle bioplastiche più produttive oggi disponibili. In uno studio pubblicato su Green Chemistry all’inizio di quest’anno, Yuan e colleghi hanno utilizzato una variante della loro struttura di nanofibre di cellulosa ispirata alle foglie per migliorare la resistenza e la biodegradabilità del poliidrossibutrato (PHB), una plastica derivata dall’amido. Hanno inoltre perfezionato la loro tecnica per l’acido polilattico (PLA), come descritto in dettaglio in un nuovo articolo appena pubblicato su Nature Communications.

La bioplastica ottimizzata dai ricercatori, denominata Layered, Ecological, Advanced and multi-Functional Film (LEAFF), ha trasformato il PLA in un materiale da imballaggio biodegradabile a temperatura ambiente. Inoltre, la struttura consente altre proprietà critiche, come la bassa permeabilità all’aria o all’acqua, che contribuisce a mantenere stabili gli alimenti, e una superficie stampabile. Ciò migliora l’accessibilità economica delle bioplastiche, poiché evita ai produttori di stampare etichette separate per gli imballaggi. Puneet Dhatt, dottorando nel laboratorio di Yuan e primo autore dell’articolo spiega:

“Oltre a tutto questo, la struttura cellulosica sottostante del LEAFF gli conferisce una resistenza alla trazione superiore persino a quella delle plastiche petrolchimiche come il polietilene e il polipropilene.”

Questa creazione è veramente sostenibile.

In cosa consiste questa innovazione

La novità sta nell’aggiunta della struttura cellulosica replicata dagli ingegneri di WashU, ovvero le fibrille di cellulosa incorporate nelle bioplastiche. Yuan afferma:

“Questo esclusivo design biomimetico ci consente di affrontare i limiti dell’utilizzo della bioplastica e di superare quella barriera tecnica, consentendone un utilizzo più ampio.”

Gli Stati Uniti sono in una posizione unica per dominare il mercato delle bioplastiche e creare un'”economia circolare” in cui i prodotti di scarto vengono riutilizzati e reimmessi nei sistemi anziché essere lasciati a inquinare l’aria e l’acqua o a depositarsi nelle discariche.

Yuan spera che questa tecnologia possa presto diffondersi su larga scala e cerca partner commerciali e filantropici che contribuiscano a portare questi processi migliorati nell’industria. Anche i concorrenti di istituti di ricerca asiatici ed europei stanno lavorando per sviluppare tecnologie simili. Ma le industrie statunitensi hanno un vantaggio grazie al vasto sistema agricolo del Paese, e la Washington University si trova vicino al centro dell’industria agrochimica nazionale.

Quali sono le materie prime utilizzate? Seguiteci nel paragrafo successivo.

Le materie prime per queste bioplastiche

“Gli Stati Uniti sono particolarmente forti nel settore agricolo”, ha affermato Yuan. “Possiamo fornire la materia prima per la produzione di bioplastica a un prezzo inferiore rispetto ad altre parti del mondo”.

Le “materie prime” a cui si riferisce Yuan sono sostanze chimiche come l’acido lattico, l’acetato o acidi grassi come l’oleato, prodotti della fermentazione del mais o dell’amido da parte di microbi che fungono da fabbriche di bioplastiche. Ad esempio, Pseudomonas putida è un ceppo microbico ampiamente utilizzato nell’industria della fermentazione, anche per produrre una varietà di poliidrossialcanoati (PHA), tra cui il PHB.

Convertire i rifiuti

I ricercatori della McKelvey Engineering hanno progettato metodi per convertire vari rifiuti, tra cui anidride carbonica, lignina e scarti alimentari, in bioplastiche utilizzando ceppi come P. putida . Con una progettazione migliorata delle bioplastiche, la ricerca di Yuan colma ulteriormente questo cerchio, con una versione di PHB e PLA che potrebbe essere prodotta in modo molto più efficiente e degradarsi in modo sicuro nell’ambiente.