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Stop alla plastica!

24 Luglio 2018

In tutto il mondo, le industrie ma soprattutto gli scienziati hanno iniziato a porsi delle domande e a fare considerazioni sulle nuove bioplastiche in commercio e su quali potrebbero essere i nuovi materiali che sostituiranno le plastiche sintetiche. Si arriverà ad un punto in cui le bioplastiche saranno vantaggiose da un punto di vista economico? Sarà possibile usare scarti vegetali in modo da abbassarne maggiormente i costi?


Con il termine bioplastica si intende una vasta gamma di materiali, non una sola tipologia di plastica. Infatti possono essere considerate bioplastica tutti quei materiali che derivano da materie prime rinnovabili (definiti anche come “bio-based”) oppure che sono biodegradabili o che hanno entrambe le proprietà[1]. Bio-based e biodegradabile non sono sinonimi, pertanto è possibile che una bioplastica derivante da materiale rinnovabile, non sia biodegradabile e viceversa.  Così come plastiche derivanti da materiale fossile siano biodegradabili.


Sotto una tabella che chiarisce maggiormente le idee:

 

Petrochemical

Partly bio-based

Bio-based

Non-biodegradable

PE, PP, PET, PS, PVC

Bio-PET, PTT

Bio-PE

Biodegradable

PBAT, PBS, PCL

Starch blends

PLA, PHA, Cellophane


Figure 1: Diagramma che indica il posizionamento di plastiche biologiche rispetto alle plastiche petrolchimiche e di quelle biodegradabili rispetto a quelle non biodegradabili. PE:polietilene; PP: polipropilene; PET: polietilenetereftalato; PS: polistirene; PVC: cloruro di polivinile; PBAT: polibutirrato-adipato-tereftalato; PBS:  polibutilene succinato; PCL: policaprolattone; PTT:politrimetilene terefatlato; PLA: acido polilattico; PHA: polidrossialcanoati[2].



 

E’ sempre più pressante la necessità di sviluppare nuove plastiche di origine rinnovabile ma che siano biodegradabili ma soprattutto che abbiano un impatto ambientale inferiore rispetto a quelle petrolchimiche. Per esempio le plastiche biodegradabili possono essere prodotte a partire da materiale di origine vegetale quali cellulosa, amido, zucchero e possono essere decomposte attraverso l’impiego di microrganismi quali batteri, alghe e funghi.  La loro degradazione dipende anche da altre condizioni  quali temperatura, acqua, ossigeno ma anche dalla struttura chimica del polimero.


Ad oggi si stima che 34 milioni di tonnellate di plastica sintetica vengano prodotte all’anno e che il 93% di questa finisca nei nostri oceani e nelle discariche. Tutti sanno che la degradazione di plastica prodotta da petrolio è estremamente difficoltosa e lunga[3]. Nel caso in cui venisse smaltita mediante combustione, l’impatto nei confronti del nostro ecosistema sarebbero devastante. Infatti si stima che bruciando 1kg di plastica, si sviluppino circa 2,8kg di CO2[4]. Quindi se qualcuno avesse la malaugurata idea di bruciare tutta la plastica prodotta negli ultimi 50 anni e per la maggior parte dispersa nell’oceano rimarremmo tutti asfissiati.


Invece la CO2  sviluppata nella degradazione delle bioplastiche è estremamente bassa e questo fattore invoglia maggiormente la produzione di plastica biodegradabile. Infatti si considera che nel 2014, siano stati prodotti a livello globale 1,7 milioni di tonnellate di plastica biodegradabile e questa produzione è previsto che arrivi a 6,2 milioni di tonnellate nel 2018[5].


Il grande vantaggio di alcune tipologie di bioplastiche come ad esempio l’acido polilattico o i polidrossialcanoati è che richiedono pochi anni per degradarsi. Sfortunatamente, queste bioplastiche sono estremamente costose. Un modo per abbassare i costi è quello di coniugarle con fibre naturali. Per esempio sono stati sperimentati composti di poliidrossialcanoati rinforzati con fibre vegetali di tè oppure bio-composti in polilattato rinforzati con fibre di agave molto più economiche, le quali hanno dimostrato anche una buona capacità di degradarsi.


La biodegradabilità e compostabilità sono state standardizzate da alcune specifiche e metodi di prova. Il fatto che la plastica sintetica prodotta da petrolio non sia biodegradabile la rende un rifiuto con un forte impatto ambientale. Per esempio la biodegradabilità di un bio-polimero è dettata da 3 step successivi: biodeterioramento, bioframmentazione e assimilazione.


Alcuni tra i più importanti biopolimeri sono l’acido poli-lattico, i poliidrossialcanoati, l’amido e i materiali derivati da vegetali. Ci sono vari fattori che influenzano la biodegradabilità dei biopolimeri come ad esempio la struttura chimica, la catena dei polimeri, i gruppi funzionali e la cristallinità dei biopolimeri. In più troviamo anche la temperatura, il pH, la presenza o meno di ossigeno. E’ stato visto che questi biopolimeri sono vulnerabili alla degradazione mediante compostaggio da parte di microrganismi[6].

La bioplastica di acido polilattico mostra una degradazione estremamente lenta impiegando quasi 11 mesi. Recentemente, è stato riportato che la degradazione di bioplastica di acetato di cellulosa raggiunge il 44-35% dopo 14 giorni di compostaggio. La biodegradazione di questi materiali varia a seconda dell’ambiente in cui si trovano se nel suolo oppure in acqua. C’è chi è andato a studiare la degradazione dei film di acido polilattico a differenti temperature 28°C, 40°C, 55°C, a percentuali variabili di umidità tra il 50 e il 100%[7],[8],[9].

La degradazione di acido lattico cambia notevolmente in soluzione acquose e nel caso in cui il processo venga mediato da batteri o meno. In queste condizioni l’acido polilattico si degrada al 90% dopo 55-60 giorni e l’acido poli-L-lattico si degrada al 50% dopo 40-45 giorni.


Ci sono tanti metodi standardizzati come ad esempio la ISO 14995[10] una norma in cui vengono specificati “i requisiti e le procedure per la determinazione della compostabilità o il trattamento anaerobico dei materiali plastici con riferimento alle seguenti caratteristiche: biodegradabilità, disintegrazione durante il trattamento biologico, effetto sulla qualità del composto risultante”.


Ma anche l’ISO 14855[11]:“un metodo per la determinazione della biodegradabilità aerobica finale delle materie plastiche a base di composti organici, in condizioni di compostaggio controllate mediante la misurazione della quantità di anidride carbonica sviluppata e del grado di disintegrazione della materia plastica alla fine della prova.”


La sostenibilità soprattutto in questo campo richiede comunicazione tra produttori e consumatori e mai più di ora c’è la necessità di individuare un materiale meno impattante della plastica sintetica. Il consumatore può aiutare a spostare l’attenzione del marketing verso nuovi materiali affinché il produttore possa sostituire quelli convenzionali. Verrà un giorno in cui probabilmente non dovremmo (mi auguro!) più impiegare nessuno di questi polimeri né di origine vegetale né di origine sintetica. Al momento, per questioni di marketing o motivi igienico-sanitari sembra impensabile la loro assenza e un passaggio da tutto a niente in breve tempo è praticamente impossibile. Pertanto sono necessari lo studio e una forte dedizione volta ad individuare nuovi materiali biodegradabili e che possano impattare sempre meno sul nostro ecosistema.


Scritto da Sara Falsini



Photo by rawpixel on Unsplash


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