…Finché «la società dell’usa e getta» trovò la sua bandiera nella bustina per la spesa, creata per durare il tempo del tragitto dal supermercato alla cucina, ma in realtà semieterna.             Più della metà della plastica che produciamo serve per fare imballaggi che, in genere, usiamo una sola volta. In pratica fabbrichiamo direttamente rifiuti. Ma ormai è difficile tornare indietro.¹

Difficile ma non impossibile, è quello che deve aver pensato il team di ricercatrici  e ricercatori del gruppo “Smart Materials” del dipartimento di Nanofisica dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) a Genova.

Il team, coordinato dalla fisica Athanassia Athanassiou, è impegnato in ambiti di ricerca molto diversi tra loro, ma porta avanti un obbiettivo comune: individuare materiali innovativi in grado di sostituire la plastica, con proprietà selezionate ad hoc.                                                                                                                                          É con questo proposito che all’IIT sono arrivati a produrre le bio-plastiche, materiale ricavato da scarti vegetali non edibili, 100% biodegradabile, con proprietà meccaniche simili a quelle della plastica .

“La nostra ricerca di base è iniziata circa tre anni fa, dopo aver osservato la trasformazione di un foglio di carta in una pellicola trasparente in tutto e per tutto simile alla plastica” spiega Jose Alejandro Heredia-Guerrero, chimico originario di Malaga (Spagna). “É bastato immergere il foglio in un particolare solvente, metterlo in uno stampo e lasciare evaporare” conclude Alejandro. Quando le catene di cellulosa che compongono il foglio, entrano in contatto con il solvente, passano da una disposizione ordinata, cristallina, a una più disordinata, amorfa, conferendo al foglio le sembianze dell’involucro di una caramella.

Il salto dalla carta come fonte di cellulosa, a frutta, verdura e cereali è breve e illuminato dalla scelta di utilizzare solo le parti non commestibili, “di fatto il contenuto del bidone dell’umido” dice Greta Radaelli, ingegnera fisica della provincia di Milano. Questa decisione segna anche il primo vantaggio a cui può portare la bio-plastica: riutilizzo dei rifiuti organici e conseguente diminuzione dei costi di smaltimento. Lo stesso non può esser detto dei sacchetti attualmente in distribuzione nei supermercati che sono a base di amido e quindi biodegradabili, ma l’amido di cui sono composti è ricavato da parti edibili dei vegetali, non dagli scarti.    

Tutti i rifiuti vegetali sono adatti a questo impiego e nei laboratori dell’istituto di Genova stanno lavorando con quelli di cui c’è maggior produzione in Italia. La Confederazione Italiana Agricoltori fornisce prezzemolo, riso e spinaci, la Ferrero caffè e cacao, la Pepsico agrumi.                    

L’IIT a oggi produce tre tipi di bio-plastiche.

Le bio-plastiche propriamente dette, costituite esclusivamente da fibra vegetale e per questo caratterizzate da bassa idrorepellenza e da proprietà meccaniche variabili a seconda dell’origine. Le bio-plastiche derivanti da cacao e riso, per esempio, sono molto rigide, quelle derivanti da spinaci e prezzemolo molto più elastiche.                                                                                               Per ottenere il prodotto finale viene fatta una soluzione con gli scarti vegetali e in seguito il casting, per l’evaporazione del solvente che può essere recuperato e riciclato. La rigidità, che ne condiziona l’applicazione a oggetti di forma non complessa e l’assenza di elementi derivati dal petrolio, che garantisce un impatto pari a zero sull’ambiente, ben si conciliano con l’impiego di questo materiale nel packaging destinato all’industria alimentare e della cosmetica. Cibo, creme e trucchi vengono consumati in breve tempo e i loro imballaggi finiscono tra i cumuli di rifiuti non degradabili che affollano le discariche. Invece “un contenitore realizzato in bio-plastica – chiarisce Greta – impiega un mese di tempo per decomporsi se messo sotto terra. È lo stesso tempo di una mela”.

Il secondo tipo di bio-plastiche sono i bio-elastomeri o bio-gomme. In questo caso anziché fare una soluzione viene aggiunta una resina direttamente agli scarti disidratati e ridotti in pezzi di dimensioni microscopiche. Applicando la tecnica dell’injection molding, una tecnica produttiva molto diffusa, si possono realizzare le forme più diversificate, dal vaso alla mensola, dall’orologio alla borsetta.

L’aggiunta della resina conferisce proprietà meccaniche migliori e maggior idrofobicità, aprendo le porte a un campo di applicazione più vasto.

“L’80% del materiale che compone le bio-gomme è di origine vegetale e il tempo stimato per la completa biodegradazione in acqua di mare è tra i tre e i sei anni, a seconda della quantità di resina aggiunta” specifica Alejandro.

Se questi due tipi di bio-plastiche sono già pronti per essere messi in commercio tramite aziende o start-up, un terzo ha fatto la sua comparsa da poco nei laboratori dell’IIT: l’agropelle. In questo caso la composizione torna a essere 100% vegetale, ma lo scarto di provenienza è selezionato e si tratta esclusivamente della buccia di pomodoro, che in Italia abbonda visto l’elevato numero di aziende produttrici di passata e salsa. L’agropelle è molto idrofobica, deriva infatti da uno strato della buccia ricco di un biopoliestere che funge da barriera impermeabile per evitare al frutto un’eccessiva dispersione di acqua. La possibilità di agire sul grado di permeabilità dell’agropelle, la rende una dei migliori candidati per realizzare la copertura delle serre. É stimato che rifornendo l’intera Industria Agricola italiana, si potrebbe rispondere a circa il 25% della domanda di plastica del nostro Paese.

Sostituire la plastica con la bio-plastica, non solo ridurrebbe il consumo del petrolio diventato estremamente prezioso, ma risolverebbe anche problemi come l’inquinamento ambientale e i costi di stoccaggio di questi particolari rifiuti non degradabili. I mercati potenziali delle bio-plastiche sono quello del packaging, della biomedicina, dei biocombustibili, dei materiali isolanti per industrie di costruzione e le industrie di design e moda.

Oltre alle proprietà meccaniche, le bioplastiche hanno anche diverse proprietà funzionali. Ogni scarto differenziato porta con sé peculiarità che sono trasmesse al prodotto finale.

Cannella e chiodi di garofano hanno caratteristiche antibatteriche e antimicotiche. Gli scarti, abbondanti nelle industrie produttrici di spezie e aromi, possono essere usati per produrre i giochi dei bambini e i sacchetti in cui conservare il cibo poiché impediscono la formazione della muffa.

Il caffè è in grado di assorbire i metalli pesanti e con lo scarto si possono costruire, per esempio, i filtri delle acque fluviali che sboccano in mare.

La curcumina, con proprietà mediche antinfiammatorie e antiossidanti, è adatta per realizzare i cerotti a uso interno. Le fibre per i bio-cerotti sono ottenute con l’elettrofilatura, una tecnica che consente di ricavare fibre da materiali naturali e di introdurre all’interno di esse il farmaco che diventa parte integrante del biomateriale. “Questa caratteristica è molto vantaggiosa – spiega Giovanni Perotto, scienziato dei materiali di Vicenza – perché lavorando sul materiale di cui sono fatte le fibre, si possono controllare i tempi di rilascio del farmaco e sapere con esattezza quanto ne ha assunto il paziente e quali saranno i tempi di recupero”. I cerotti di questo genere hanno un ulteriore vantaggio, sono riassorbili e quindi evitano al paziente un secondo intervento oltre a non costituire nuovi rifiuti.

“Si potrebbe anche pensare di raggiungere un livello di auto sussistenza” ipotizza Alejandro. Un’azienda che normalmente spende per smaltire i propri scarti, se dotata di un sistema di produzione impostato su questo nuovo protocollo, può liberarsi in autonomia dei rifiuti e realizzare quello di cui ha più bisogno. In questo modo avverrebbero nello stesso tempo, riciclo e produzione di nuovo materiale biodegradabile a chilometro zero.

 ¹ Giancarlo Sturloni, Il pianeta tossico, Piano B Edizioni, 2014