Biotecnologie industriali: dalla biomassa polimeri a base vegetale riciclabili

Un team di biotecnologi dell'Università di San Pietroburgo ha sintetizzato particolari tipi di polimeri dalla biomassa, la cui peculiarità - oltre all’essere vegetali - è quella di essere riciclabili.

TAKEAWAY

  • Le biomasse sono materiali di origine organica, dai quali è possibile ricavare materie prime rinnovabili e compatibili con l’ambiente.
  • Soprattutto le biomasse vegetali assumono, oggi, un valore ancora più strategico, alla luce della Direttiva europea che vieta, nei Paesi UE, l’utilizzo di determinati prodotti in plastica monouso e che prevede che le bottiglie di plastica contengano almeno il 25% di materiale riciclato entro il 2025 e il 30% entro il 2030.
  • Dall’Università di San Pietroburgo arrivano polimeri da biomassa riciclabili, la cui componente chiave è data da composti naturali derivati dall’olio della menta e dall’olio dell’abete bianco.

Ricavare polimeri dalla biomassa vegetale significa sviluppare materie prime rinnovabili, in sostituzione di quelle provenienti dal petrolio, come la plastica. E questo, oggi, nell’ambito delle biotecnologie industriali, rappresenta un traguardo importante verso la sostenibilità ambientale, oltre che un’opportunità strategica per molti segmenti di produzione nell’industria.

Ricordiamo che le biomasse sono materiali di origine organica, provenienti da attività agricole, forestali, da scarti dell’allevamento o dell’industria agroalimentare. E comprendono anche vegetali e piante.

In particolare, le biomasse vegetali si possono classificare in quattro tipologie: oleaginose, (da soia e olio di palma), zuccherine (ad esempio, da canna da zucchero), amidacee (dal mais) e lignocellulosiche (da paglia e legno).

Le biomasse – e soprattutto quelle vegetali – assumono, oggi, un valore ancora più strategico alla luce della Direttiva europea SUP – Single Use Plastic, approvata a maggio del 2019, con l’obiettivo di combattere l’inquinamento marino causato dalla dispersione della plastica.

Entrata in vigore il 3 luglio 2019 – e in attesa di essere recepita da tutti gli Stai membri – mira a prevenire e a contrastare la creazione di rifiuti marini, vietando, nei Paesi dell’Unione, l’utilizzo di determinati prodotti in plastica monouso.

La Direttiva prevede anche che il 90% delle bottiglie di plastica debba essere raccolto entro il 2029 e che le bottiglie di plastica debbano contenere almeno il 25% di materiale riciclato entro il 2025 e il 30% entro il 2030.

Nel frattempo, si fa più intensa l’attività di ricerca dedita all’ottenimento di polimeri dalla biomassa e allo sviluppo di soluzioni per la produzione di bioplastiche ecosostenibili. Numerosi nuovi materiali, oggi, sono ottenuti a partire dall’amido, polimero naturale costituito da catene complesse di molecole di glucosio, presente in piante quali mais, patate, grano e molte altre.

Un’altra pianta sempre più utilizzata per lo sviluppo di materiali sostenibili è la canapa. In particolare, i filamenti in bioplastica da canapa sono ideali per la stampa 3D. Ottenuta da biomassa di scarto e canapa, è, ad esempio, il Kanésis, una nuova bioplastica. Ed è possibile ricavare materiali sostenibili anche dalla caseina del latte, abbinando più sostanze compostabili.

Polimeri dalla biomassa: l’Università di San Pietroburgo apre alla possibilità del riciclaggio

I polimeri sono molecole di grandi dimensioni, la cui struttura è formata da tante unità base. Un esempio di polimero naturale è la cellulosa, costituita da tante unità di zucchero.

Materie plastiche, fibre, pellicole, vernici e rivestimenti laccati sono, invece, esempi di polimeri derivati da sintesi chimica, utilizzati sia nella vita quotidiana che nell’industria.

Numerosi prodotti realizzati con i polimeri derivati da sintesi chimica – come, ad esempio, bottiglie e sacchetti di plastica, o stoviglie usa e getta – vengono utilizzati solo una volta, o per un breve periodo di tempo, prima di essere smaltiti definitivamente. E questo perché, a causa dei composti chimici che rilasciano durante il processo di riciclaggio, rappresentano una minaccia per l’ambiente.

Un team di biotecnologi dell’Università di San Pietroburgo ha sintetizzato particolari tipi di polimeri dalla biomassa, la cui peculiarità – oltre all’essere vegetali – è proprio quella di essere riciclabili.

La componente chiave di questi polimeri è data dai terpenoidi, ovvero composti da alcoli naturali come il mentolo derivato dall’olio della menta e il borneolo, presente nell’olio dell’abete bianco.

Questo tipo di polimero può essere utilizzato per il riciclaggio sia di tipo primario che secondario. In particolare, quest’ultimo consiste nel riconvertire i prodotti nei loro composti primari. E questo processo, a sua volta, può essere ulteriormente seguito dalla polimerizzazione.

polimeri dalla biomassa
I polimeri ottenuti dal team dell’Università di San Pietroburgo, sottoposti a diversi trattamenti meccanici: polimero come polvere bianca (a), polimero fuso (b) e varie forme di polimeri dopo essere stati fusi ripetutamente (c, d, e, f). Credit: Università di San Pietroburgo.

Prossimo traguardo: lo studio delle proprietà meccaniche dei polimeri vegetali riciclabili

Osserva Svetlana Metlyaeva, tra gli autori della ricerca – i cui risultati sono stati pubblicati in un articolo apparso di recente sulla rivista scientifica Green Chemistry – nonché ricercatrice presso il Laboratorio di Cluster Analysisdell’Università di San Pietroburgo:

Poiché si trovano ampiamente in natura, i polimeri dalla biomassa che abbiamo messo a punto non danneggiano l’ambiente. Questo significa che, col riciclaggio secondario, è possibile ottenere alcoli naturali, o loro derivati, che possono poi essere restituiti agli alcoli primari

I polimeri di questo tipo possono essere fusi a circa 120° C e modellati in modi differenti, come è visibile nell’immagine in alto. Quando si raffreddano, diventano duri. È interessante notare che il team di studio ha ripetuto questo ciclo sette volte, arrivando alla conclusione che questi polimeri, se fusi più di una volta, non modificano le loro proprietà.

I ricercatori stanno progettando di proseguire questo lavoro, studiando, nella seconda fase, le proprietà meccaniche dei polimeri, tra cui resilienza, elasticità e resistenza.

La seconda fase della nostra ricerca rappresenta un passo importante verso la comprensione di come utilizzare nell’industria questi polimeri. Quello che abbiamo ottenuto finora è solo la capacità di sintetizzarli. Tuttavia, le proprietà dei materiali ottenuti con questi polimeri possono variare. E questo dipende dal modo in cui li sintetizziamo e da quali composti utilizziamo” ha concluso la dottoressa Metlyaeva.

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Paola Cozzi
Giornalista dal solido background acquisito lavorando presso i più prestigiosi Editori italiani | Ventidue anni di esperienza nello sviluppo di prodotti editoriali b2b, cartacei e digitali | Vent'anni alla direzione di una testata b2b in tema di Sicurezza anticrimine di tipo fisico | Attualmente si dedica al Giornalismo Digitale ed esplora nuove tecniche e nuovi stili di comunicazione
Articles: 106

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