Dall’Università di Cambridge, un materiale a base vegetale ottenuto “imitando” le proprietà della seta di ragno, tra i materiali più resistenti in natura che, in futuro, potrebbe sostituire la plastica monouso in molti prodotti di consumo quotidiano.

TAKEAWAY

• Si stima che, ogni anno, tra 5 e 12 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica vengano gettati negli oceani di tutto il mondo, con deleteri effetti a catena sull’ecosistema.
• L’articolo 22 della legge di delegazione europea 2019/2020 prevede che i prodotti di plastica monouso vengano sempre meno utilizzati, sancendo, in alternativa a questi, l’impiego di prodotti sostenibili e riutilizzabili.
• Ispirandosi alla seta – tra i materiali più resistenti in natura, flessibile, biodegradabile e amico dell’ambiente – i biotecnologi dell’Ateneo di Cambridge hanno creato una pellicola a base vegetale che potrebbe sostituire la plastica monouso in molti prodotti di consumo.

---

Attorno al tema che vede al centro ambiente, sostenibilità e inquinamento da plastica sono attivi già da diversi anni biotecnologi e chimici da tutto il mondo, dediti allo studio e allo sviluppo di nuovi materiali in alternativa alla plastica monouso.

Qualche numero per inquadrare il problema: si stima che, ogni anno, tra 5 e 12 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica vengano gettati negli oceani, di cui una parte sotto forma di microplastica. Proprio relativamente a quest’ultima, l’ONU ha dichiarato che ci sono 51.000 miliardi di particelle di microplastica nei mari, con deleteri effetti a catena.

E se non verranno attuati cambiamenti significativi per invertire tale trend, entro il 2050 il peso delle plastiche presenti nei mari sarà superiore a quello dei pesci.

Ricordiamo che l’articolo 22 della legge di delegazione europea 2019/2020 – approvata dal Senato italiano il 20 aprile 2021 – prevede che i prodotti di plastica monouso vengano sempre meno utilizzati nel vecchio continente.

Più nel dettaglio, l’articolo 22 sancisce l’impiego di prodotti sostenibili e riutilizzabili alternativi ai manufatti di plastica monouso. E, qualora questo non fosse possibile, si prevede la graduale restrizione all’immissione sul mercato di questi ultimi e l’incentivazione al commercio di prodotti di plastica biodegradabile e compostabile, certificata secondo lo standard europeo (norma UNI EN 13432).

A proposito di prodotti alternativi alla plastica, la natura offre ottimi ingredienti per lo sviluppo di nuovi materiali. Ne è un esempio uno studio del 2019, da parte dei ricercatori finlandesi dell’Aalto University e del VTT Technical Research Centre of Finland, che, in tema di sostenibilità e inquinamento da plastica, ha condotto alla creazione di un materiale a base biologica – ottenuto incollando fibre di cellulosa di legno e proteine della seta presenti nei fili di ragnatela – che, in futuro, potrebbe essere utilizzato come sostituto della plastica.

In particolare, la seta – proteina naturale prodotta dai bachi da seta e reperibile anche nei fili delle ragnatele – è uno dei materiali più resistenti in natura (proprio come la plastica) ma, al contrario della plastica, flessibile, oltre che biodegradabile e amico dell’ambiente.

A lei si sono ispirati anche i biotecnologi dell’Università di Cambridge, i quali recentemente hanno messo a punto un particolare film polimerico a base vegetale, sostenibile e scalabile, che potrebbe sostituire la plastica monouso in molti prodotti di consumo. Vediamo da vicino di che cosa si tratta.

Sostenibilità e inquinamento da plastica: la pellicola vegetale che imita le proprietà molecolari della seta di ragno

“Il nostro recente studio in tema di sostenibilità e inquinamento da plastica rappresenta il culmine di qualcosa su cui stiamo lavorando da oltre dieci anni, ovvero capire come la natura genera materiali a partire dalle proteine” esordisce Tuomas Knowles, del Dipartimento di chimica dell’Ateneo di Cambridge e membro del team di ricerca.

E, come parte della ricerca sulle proteine, Knowles e il suo gruppo si sono interessati al motivo per cui materiali come la seta di ragno siano così forti e resistenti, arrivando a scoprire che una delle loro caratteristiche chiave è data dal fatto che “i legami di idrogeno di cui sono composti sono disposti regolarmente nello spazio e a una densità molto elevata“.

È stato a questo punto che il team ha iniziato a studiare come replicare questo regolare autoassemblaggio in altre proteine e, più in particolare, nelle proteine vegetali, abbondanti e reperibili in modo sostenibile come sottoprodotti dell’industria alimentare.

Quindi, ha replicato le strutture della seta di ragno utilizzando l’isolato proteico di soia come proteina vegetale di prova. Più nello specifico, questa tecnica – che si avvale soltanto di materiali sostenibili – impiega una miscela ecologica di acido acetico e acqua, combinata con ultrasuoni e alte temperature, per migliorare la solubilità delle proteine di soia. Il risultato ha portato alla produzione di strutture proteiche con interazioni intermolecolari potenziate, guidate dalla formazione del legame idrogeno.

In una seconda fase è stato rimosso il solvente, ottenendo così una pellicola insolubile in acqua, simile alla plastica e replicabile su scala industriale, la cui forza risiede nella disposizione regolare delle catene polipeptidiche che la formano.

Verso la sostituzione della plastica che riveste le pastiglie per lavastoviglie e le capsule di detersivo

In materia di sostenibilità e inquinamento da plastica, già altri ricercatori, in passato, hanno lavorato direttamente con materiali di seta come sostituto della plastica, ma si è sempre trattato – fa notare Tuomas Knowles – di prodotti animali:

“Noi, invece, siamo arrivati alla ‘seta di ragno vegana’, ossia abbiamo creato lo stesso materiale ma senza il ragno, servendoci soltanto di proteine vegetali. Della ragnatela abbiamo replicato solo l’architettura molecolare”

Il materiale ottenuto dai ricercatori dell’Ateneo inglese è compostabile in casa, senza, dunque, la necessità di ricorrere a impianti di compostaggio industriale per degradarsi. Inoltre, non richiede modifiche chimiche ai suoi elementi costitutivi naturali, in modo che possa degradarsi in sicurezza nella maggior parte degli ambienti naturali.

Il film polimerico a base vegetale che imita le proprietà molecolari dei fili delle ragnatele tessute dal ragno, verrà commercializzato da uno spin-off dell’Università di Cambridge che sviluppa prodotti sostitutivi per plastica monouso e microplastiche.

In particolare, si prevede di introdurre sul mercato una gamma di bustine e di capsule monouso entro la fine dell’anno, che andrebbero a sostituire la plastica utilizzata nei prodotti di uso quotidiano, come quella che riveste le pastiglie per lavastoviglie e le capsule di detersivo per il bucato.