I gusci delle uova sono degli imballaggi straordinari, proteggono il contenuto e allo stesso tempo si aprono facilmente, senza dimenticare che sono perfettamente biodegradabili. Un gruppo di ricercatori ha pensato di utilizzarli per migliorare le caratteristiche tecniche delle bio-plastiche, sempre più spesso impiegate per produrre imballaggi sostenibili.
di Elisa Brunelli
All’Università di Tuskegee (Alabama, Stati Uniti) i ricercatori del team guidato dal dottor Vijaya Rangari hanno frammentato i gusci d’uovo in nano-particelle e le hanno aggiunte a una miscela di polimeri, così da ottenere materiali plastici resistenti e flessibili. Rangari ha presentato questa ricerca al meeting della American Chemical Society di quest’anno, spiegando il principio con cui è stato messo a punto questo innovativo materiale: «Sviluppare nuovi materiali plastici sostenibili e con buone caratteristiche tecniche è una delle priorità del nostro gruppo di ricerca, a questo scopo abbiamo utilizzato scarti di uova per creare una nuova classe di bio-plastiche. I gusci delle uova sono stati polverizzati con una tecnica a base di ultrasuoni in componenti microscopiche che poi sono state sono mescolate in una speciale miscela di bio-plastiche che è stata sviluppata appositamente all’interno dei nostri laboratori. Queste particelle di guscio d’uovo» prosegue il ricercatore «grandi nell’ordine dei nanometri, aggiungono resistenza al materiale e lo rendono più flessibile di altre nano-plastiche presenti attualmente sul mercato. Crediamo che queste caratteristiche, insieme alla biodegradabilità, potrebbero rendere questo materiale a base di nano-particelle di carbonato di calcio (la componente principale dei gusci d’uovo) una soluzione alternativa per un creare una nuova generazione d’imballaggi». La nuova bio-plastica è ancora in fase di sviluppo, ma le prospettive sono promettenti poiché, oltre a essere tecnicamente adatta a sostituire le plastiche tradizionali nel settore del packaging, è anche un materiale completamente biodegradabile che può essere riciclato nella raccolta differenziata insieme agli altri scarti organici, riducendo così in maniera sensibile la quantità di rifiuti non biodegradabili rilasciati nell’ambiente.
Bio-plastiche e nano-particelle
L’impiego di biomateriali nell’ambito del packaging è in rapida ascesa da diversi anni. Una necessità che nasce in primo luogo dal mercato, poiché sono per primi gli stessi consumatori a sentire la necessità di avere prodotti con packaging sostenibili, al posto dei classici imballaggi in plastica tradizionale, non biodegradabile. Un trend decisamente in positivo, supportato ultimamente dallo sviluppo di nuove interessanti tecnologie, che rende questi prodotti ancora più accessibili ai fornitori di imballaggi plastici e ai produttori di imballaggi. Fino a qualche anno fa le bio-plastiche potevano essere considerati dei materiali di nicchia, materiali promettenti, ma a causa del prezzo e delle performance tecniche poco competitivi rispetto alle plastiche tradizionali. Le strade seguite dagli specialisti dei materiali per poter migliorare le prestazioni di queste plastiche sono state, negli anni, diverse. Di recente per migliorare le prestazioni delle bio-plastiche si è provato a mescolarle con altri materiali più resistenti, ossia produrre materiali detti compositi, ovvero composti da due materiali diversi con caratteristiche tecniche differenti. I compositi sono generalmente costituiti da una matrice che preserva le caratteristiche principali del materiale di partenze dove sono disperse delle particelle. I risultati più promettenti nell’ambito delle plastiche sono stati ottenuti in particolare con nano-particelle a base di composti inorganici, che sono dotate di caratteristiche meccaniche completamente differenti. Le bio-plastiche, come del resto le plastiche tradizionali, sono materiali a base di carbonio con caratteristiche tecnologiche ben definite. Nano-particelle a base di ossidi di metallo, come per esempio il carbonato di calcio la principale componente dei gusci d’uovo oggetto di studio, hanno invece caratteristiche di resistenza tipiche dei metalli. Nel laboratorio del dottor Ragani hanno pensato dunque di unire la flessibilità della plastica alla resistenza meccanica del carbonato di calcio per arrivare a ottenere un materiale particolarmente versatile adatto a costituire diverse tipologie di packaging.
Bio-plastiche e nano-particelle
Verso un imballaggio sostenibile
Il vantaggio di questo tipo di materiale sarebbe quello di ottenere un packaging efficiente, ma anche lanciare sul mercato degli imballaggi un prodotto sostenibile al 100%. Le bio-plastiche impiegate nello studio, infatti, sono degradabili, ma sarebbe meglio dire compostabili, così come il carbonato di calcio e quindi il materiale risultante, così come l’imballaggio derivato, potrebbe essere facilmente riciclato nella frazione compostabile. L’impiego di queste bio-plastiche inoltre avrebbe un altro enorme vantaggio in termini di sostenibilità: i polimeri utilizzati nello studio derivano da risorse agronomiche, ossia risorse rinnovabili. Un’alternativa ecologica alle comuni plastiche derivate dal petrolio, delle quali annualmente vengono prodotte 300 milioni di tonnellate, utilizzando petrolio o altri combustibili fossili e che richiedono secoli prima di decomporsi. Inoltre, le plastiche, se vengono bruciate, contribuiscono in modo significativo all’incremento del diossido di carbonio (CO2), uno dei più potenti gas serra immessi dalle produzioni umane in atmosfera.
Quando si parla di bio-plastiche?
Non esiste una definizione univoca di bio-plastica: il termine si può riferire a plastiche realizzate a partire da materie prime vegetali (mais, barbabietola o amido di patata), oppure a polimeri biodegradabili; caratteristiche non sono sempre correlate. Un biopolimero può essere di origine petrolchimica ed essere comunque adatto al compostaggio, ma può anche derivare da risorse vegetali ed essere resistente alla degradazione microbica. La definizione più diffusa e accreditata è quella dell’European Bioplastics Association, un’organizzazione che riunisce insieme i più grossi produttori di bio-plastiche, che definisce biopolimeri “tutti quei polimeri derivati da risorse rinnovabili (bio-based) o che siano biodegradabili e compostabili (secondo la norma EN 13432)”. I due polimeri impiegati nello studio sono due tipologie di plastiche che possiedono queste caratteristiche: i PLA non solo derivano da risorse agronomiche rinnovabili, ma sono anche biodegradabili quindi non persistono nell’ambiente come le comuni plastiche. Un altro polimero, il PBAT deriva invece dal petrolio ma è biodegradabile.
Bibliografia
- Cosmetic Design Europe, Could eggshell nanoparticles be the next step up for bioplastics?, Marzo 2016
- Vijaya Rangari, Boniface Tiimoob, Nano Engineered Eggshell Toughened Polylactic Acid/Aliphatic-Aromatic Copolyester Flexible Polymer Blend, American Chemical Society 2016
