Polimeri bio-based: un concetto innovativo che ha origini dal passato per un futuro migliore

I polimeri bio-based sono definiti come polimeri nel quale almeno una porzione del polimero consiste di materiale prodotto da fonti rinnovabili, per esempio possono essere prodotte da mais o canna da zucchero, e la rimanente può essere formata da materiali derivanti dal carbon fossile. L’utilizzo di fonti rinnovabili porta ad ottenere materiali che generalmente hanno un più basso impatto sulla produzione di CO₂, andando su un concetto di sostenibilità ambientale maggiore. Per questi motivi negli ultimi anni è aumentata la ricerca, non solo da parte delle aziende ma anche del consumatore finale, di materiali bio-based che possano eguagliare le caratteristiche dei materiali derivanti dal petrolio, in modo da sostituirli ed abbattere le emissioni di anidride carbonica. Nonostante il concetto di bio-based sia esploso negli ultimi anni, in realtà i polimeri derivanti da fonti rinnovabili esistono da tempo, basti pensare alle fibre artificiali come la viscosa o l’acetato, materie polimeriche a base cellulosica (prodotto rinnovabile dall’ambiente) derivante dal cotone chimicamente modificato.

Nell’immaginario comune, invece, il bio-based è associato alla sostituzione di polimeri o classi di polimeri derivanti dal petrolio con quelli derivanti dalle fonti rinnovabili. Essi possono essere chimicamente analoghi a quelli abitualmente utilizzati, come il polietilene fabbricato a partire dalla canna da zucchero, o con strutture chimiche nuove, come nel caso dell’acido polilattico (PLA), altamente diffuso negli ultimi anni per la sostituzione delle plastiche monouso vietate recentemente da parte della comunità europea.

La biomassa utilizzata per fabbricare polimeri bio-based deriva da diverse attività come l’agricoltura o l’industria agroalimentare; nelle diverse fasi la biomassa viene fermentata o modificata e, mediante queste procedure, si ottengono i polimeri bio-based o le molecole utilizzate per la loro produzione. La provenienza della biomassa utilizzata per la produzione suddivide i materiali in tre categorie: i polimeri di 1° generazione derivanti dall’industria alimentare, quelli di 2° generazione derivanti dai rifiuti e quelli di 3° generazione derivanti dai microorganismi. Ad oggi, le principali risorse rinnovabili utilizzate per la produzione dei bio-based sono cerealicole (amido di mais o grano idrolizzato) o provenienti dall’industria zuccheriera (melassa o canna da zucchero), che possono entrare in concorrenza con altre applicazioni, in particolare con l’alimentazione animale o umana. Comunque, la quota di risorse utilizzate per la fabbricazione di polimeri bio-based risulta essere marginale, dovuta all’ancora elevato utilizzo e produzione di polimeri derivanti dal petrolio, poiché la produzione industriale di questi ultimi è ampiamente consolidata e a basso costo, spingendo sul riciclo dei polimeri, invece che sul bio-based. In questo senso la ricerca e lo sviluppo di nuovi processi per la produzione dei bio-based contribuiranno all’abbattimento dei costi produttivi, andando a livellare il gap economico tra le due tipologie di polimeri. L’abbattimento dei costi comporterà un aumento della produzione di bio-based, con relativa diminuzione dei derivati del petrolio, andando a diminuire l’impatto delle materie plastiche sull’ambiente. Infatti, nonostante l’aumento del riciclo delle plastiche derivanti dal petrolio abbia un effetto positivo sull’ambiente, c’è sempre una base di lavorazione dal petrolio e una perdita di valore del materiale riciclato che obbliga l’introduzione di polimero vergine per mantenere le analoghe prestazioni; nel caso dei bio-based invece, si ridurrebbe ulteriormente l’utilizzo di risorse fossili e conseguentemente le emissioni di gas serra.

Un tabù da sfatare è la concezione comune che bio-based sia associato a biodegradabile o compostabile, il che non è esatto; infatti, un polimero bio-based può non essere biodegradabile/compostabile. Risulta quindi evidente che la scelta di quali polimeri sostituire sia importante, non solo per ottenere manufatti con proprietà chimico-fisico-meccaniche analoghe, ma anche per la comprensione del modo di riciclarlo a fine vita.

In questo ambito Centrocot si sta impegnando nello sviluppo di progetti atti al migliorare produzione, identificazione e caratterizzazione di polimeri bio-based, sta studiando l’introduzione di questi polimeri all’interno dell’industria tessile, sviluppando nuovi manufatti a base biologica e identificando il miglior modo di riutilizzo/riciclo e con valutazioni di biodegradabilità e compostabilità.

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Responsabile Ricerca e Innovazione Multisettoriale

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Ricerca e Innovazione Multisettoriale

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Autore: Daniele Piga

Area Ricerca e Innovazione Multisettoriale