“Il mondo non uscirà dal presente stato di crisi se non abbandonerà il modo di pensare che lo ha generato.” (Albert Einstein)
I numerosi campi di applicazione delle materie plastiche, non devono far sottovalutare i problemi legati al forte impatto ambientale che deriva dalla loro produzione e dal successivo smaltimento. Gli oggetti in plastica tradizionale, infatti, oltre a essere realizzati sfruttando energie non rinnovabili, vengono riassorbiti dall’ambiente solo dopo lunghi periodi di tempo: una bottiglia di plastica necessita – ad esempio – più di 400 anni per decomporsi.
Questo contesto ha stimolato la domanda di prodotti ecosostenibili e biodegradabili a basso impatto ambientale come le bioplastiche, considerate l’alternativa verde all’oro nero, provenienti da fonti naturali e rinnovabili.
Gianeco S.r.l. svolge un importante ruolo nel recupero e riciclo degli scarti post-produzione delle bioplastiche, dando un servizio primario alle aziende produttrici di prodotti ecosostenibili in tutta l’Europa, che hanno un crescente bisogno di trovare una soluzione per il recupero degli scarti di questi innovativi materiali.
Le plastiche biodegradabili possono rappresentare una valida soluzione ai problemi di smaltimento post consumo, sempre più onerosi sia in termini economici che ambientali. Tuttavia gli enormi vantaggi derivanti dall’impiego delle bioplastiche non sono, purtroppo, sufficienti alla loro adozione su larga scala. In primo luogo pesa il fattore economico: sono necessarie condizioni di mercato che scoraggino la produzione di plastica tradizionale, che attualmente rimane più conveniente. Le bioplastiche, inoltre, non sempre offrono le stesse garanzie qualitative di quelle tradizionali. C’è un bisogno costante di investimenti che si traducono in maggiore attenzione alla ricerca: la competitività economica delle bioplastiche, infatti, è minata dai costi elevati per lo sviluppo di nuove tecnologie. Ciò che fa ben sperare verso l’introduzione su larga scala di questi nuovi materiali, è la crescente sensibilizzazione alle tematiche ambientali, che potrebbe rappresentare uno stimolo decisivo verso la promozione di iniziative legislative a favore della ricerca.
I polimeri da fonte rinnovabile si suddividono in:
Polimeri da amido (Starch)
Acido Polilattico (PLA)
Poli-idrossialcanoati (PHA)
Polimeri cellulosici
I polimeri da amido sono i biopolimeri più diffusi oggi presenti sul mercato, anche per il loro costo relativamente basso. Si tratta di polimeri ottenuti dall’amido naturale per trattamenti chimici, termici e meccanici. L’amido attualmente viene ricavato dal mais, dal frumento, dalla patata, dalla tapioca e dal riso. Le caratteristiche meccaniche dei polimeri da amido sono, in generale, inferiori rispetto a quelle dei polimeri da fonte petrolchimica. I polimeri da amido sono abbastanza facili da processare, ma sono sensibili a degradazione termica e tendono ad assorbire umidità. L’amido è un materiale termoplastico, può essere rammollito se riscaldato, stampato e estruso, può quindi essere lavorato con le tecniche classiche dell’industria della plastica. Uno svantaggio importante consiste nel fatto che le sue proprietà fisiche, fortemente dipendenti dall’umidità non lo rendono adatto a molte applicazioni. Il metodo utilizzato per sviluppare applicazioni pratiche per polimeri basati sull’amido, è quello di combinarlo con un altro polimero compatibile e biodegradabile (di origine petrolchimica o naturale) per migliorarne le proprietà. Un esempio è il Mater-Bi che è un ibrido, nel senso che è formato sia da un componente rinnovabile e naturale (amido) e uno non rinnovabile e sintetico basato sul petrolio (PCL).
Dal 2002 ad oggi il PLA è stato il secondo biopolimero, commercializzato e venduto su larga scala. Questo materiale ha eccellenti proprietà fisiche e meccaniche, che lo rendono il miglior candidato per la sostituzione di polimeri termoplastici da fonte petrolchimica (per alcune applicazioni). Il prezzo elevato ha lungamente limitato l’uso di questo materiale ad applicazioni di nicchia o medicali, mentre le innovazioni recenti nella tecnologia di fermentazione dell’acido lattico hanno aperto le possibilità per la produzione del PLA a grossi volumi. Importante notare che questo materiale necessita che la biodegradazione venga innestata attraverso il fenomeno dell’idrolisi alle determinate condizioni di compostaggio industriale (condizioni di compostaggio ottimali di 65°C e 95% umidità). Laproduzione del PLA avviene tramite l’estrazione dell’amido dalla biomassa, conversione dell’amido in zucchero tramite idrolisi enzimatica o acida. Lo zucchero viene fatto fermentare attraverso batteri. Successivamente, ci sono due strade per convertire l’acido lattico in polimero ad alto peso molecolare: la prima passando per il lattide (il prodotto che si ottiene è il polilattide), la seconda è la polimerizzazione diretta attraverso un processo di policondensazione, producendo acido polilattico.
Il PLA può essere paragonato soprattutto al PET-A e può essere convertito sulle stesse linee di produzione (stampaggio a soffiatura, stampaggio a iniezione, estrusione e termoformatura). Sono disponibili anche gradi con indici di fluidità più elevati, che possono essere utilizzati facilmente nelle applicazioni di stampaggio a iniezione, nelle quali il PLA può essere un valido sostituto del polistirene (PS). Questo biopolimero è molto adatto anche per l’estrusione di fibre, potendo sostituire validamente il polipropilene (PP).
Il PLA ha buone proprietà meccaniche se comparate a quelle dei materiali termoplastici standard. Ha bassa resistenza all’urto, paragonabile al PVC non-plastificato. Durezza, rigidezza, resistenza all’urto ed elasticità del PLA, importanti per le applicazioni quali i contenitori per bevande, sono simili a quelli del PET. Il film orientato in PLA può essere piegato o ripiegato, ha buona resistenza a torsione, proprietà tipiche della carta e della stagnola, che solitamente nei film di materie plastiche non si trovano. Queste proprietà, l’alto modulo di resistenza a flessione e l’elevata trasparenza, fanno del film in PLA un materiale paragonabile al film cellophane. Oggi il 70% del PLA, come l’amido, viene utilizzato nel settore dell’imballaggio di pane, latte, succhi, acqua, profumi, detergenti, grassi e olii. L’acido polilattico è però risultato essere non idoneo per contenere liquidi caldi a causa della bassa temperatura di rammollimento.
Le applicazioni tipiche del PLA (acido polilattico) sono le seguenti:
estrusione di fibre: sacchetti per il tè e indumenti;
stampaggio a iniezione: contenitori, posate usa e getta;
compound: con legno e PMMA, PC, ABS;
termoformatura: contenitori, vassoi per dolci, bicchieri, tazze e cialde per caffè;
stampaggio a soffiatura: bottiglie per l’acqua (non addizionata con gas), succhi freschi e boccette per cosmetici;
molto interessante, infine, la versatilità di questo materiale anche per tutte le realizzazioni in stampa 3D.
L’impiego in altri settori è in via di sperimentazione. Questa bioplastica presenta costi ancora troppo elevati, nel caso del settore agricolo, o prestazioni non ancora ottimali, nel caso di quello edile. Si usa per alcune parti interne nel settore automobilistico, informatico e medico. I poli-idrossialcanoati PHA e PHB sono poliesteri da fonte rinnovabile, con qualità elevate, potenzialmente utilizzabili per diverse applicazioni, ma purtroppo venduti sul mercato in quantità ridotta a causa degli alti costi di produzione.
Il PHB ha buone proprietà termiche (punto di fusione 180°C) e può essere processato come i classici termoplastici. Può essere utilizzato per applicazioni sia a basse che ad elevate temperature da -30°C a +120°C. Le merci deperibili possono essere imballate in involucri prodotti con PHB e conservate mediante sterilizzazione con vapore. I manufatti in PHB possono essere sterilizzati in autoclave. Tuttavia, il PHB è abbastanza rigido e fragile, e questo ne limita le applicazioni. Il PHB è insolubile in acqua e abbastanza resistente alla degradazione idrolitica. Questo lo differenzia dalla maggior parte delle altre bio-plastiche attualmente disponibile che sono molto sensibili all’umidità e solubili in acqua. PHB ha un’eccellente resistenza ai solventi, ai grassi ed agli oli, buona resistenza agli UV, ma bassa resistenza ad acidi e basi. Il PHB è esente da tracce di catalizzatori ed è tossicologicamente sicuro. Il monomero ed il polimero sono componenti naturali e metaboliti delle cellule umane; grazie a questa caratteristica il PHB può essere usato per articoli che entrano in contatto con la pelle o gli alimenti. I PHA sono completamente biodegradabili sia in condizioni anaerobiche che aerobiche. Senza le condizioni del compostaggio rimangono “intatti” per anni.
I polimeri cellulosici sono nati nella seconda metà del diciannovesimo secolo e oggi il loro mercato si è ristretto ad applicazioni di nicchia, infatti a seguito dell’introduzione dei film da polimeri sintetici negli anni ‘50 (grazie alla loro facile processabilità, elevata durata e buone proprietà meccaniche), i film da polimeri cellulosici hanno perso la loro importanza sul mercato.I polimeri cellulosici, con il loro prezzo relativamente elevato confrontato ai polimeri petrolchimici, sono stati relegati ad applicazioni di nicchia o a volumi relativamente bassi.
Altri poliesteri biodegradabili possono essere prodotti da fonti fossili non rinnovabili: PTT, PBT, PBS, PBAT, PCL. Il PBS è un poliestere alifatico sintetico biodegradabile con proprietà simili al PET; ha proprietà meccaniche accettabili e può essere utilizzato in varie applicazioni attraverso i tradizionali processi di trasformazione. Tra le principali applicazioni ci sono film per pacciamatura, film per imballaggio, sacchetti e borse, prodotti usa e getta per l’igiene. Il PBS è miscelato generalmente con altri materiali, quali l’amido termoplastico o i copolimeri dell’adipato (PBSA) per rendere il relativo uso più economico.
PBAT: Il più importante copoliestere alifatico-aromatico è l’Ecoflex prodotto da Basf, un copolimero da acido tereftalico, acido adipico e 1-4 butandiolo. Il materiale viene venduto puro e può successivamente essere miscelato con altri polimeri biodegradabili (come ad esempio i prodotti da amido), essenzialmente per la produzione di film per agricoltura. La sua compatibilità con PLA, altri poliesteri e prodotti da amido è eccellente (secondo bollettino tecnico Basf). Sempre secondo l’azienda è possibile scendere a spessori del film fino a 10 μ. Ha caratteristiche simili a quelle del LDPE e si trasforma in linee convenzionali. Film prodotto da Ecoflex viene utilizzato per sacchi per compost, pacciamatura, rivestimento o laminazione della carta quando serve un’alta resistenza all’umidità e resistenza ai grassi, film orientato.
