Un nuovo tipo di plastica composta da rifiuti riciclati si degrada facilmente in meno di un anno. La sostanza che presto servirà a fabbricare e scomporre in modo ecocompatibile principalmente prodotti usa e getta si chiama poliidrossibutirrato. Questo materiale innovativo può essere prodotto su scala industriale in un nuovo processo sviluppato dal Fraunhofer Institute for Production Systems and Design Technology IPK e dai suoi partner.

La vita quotidiana priva di plastica:sarebbe difficile da immaginare. Hanno un ruolo di primo piano negli imballaggi e nei beni di consumo, e sono indispensabili per applicazioni industriali come l'ingegneria automobilistica e medica. Il riutilizzo e il riciclaggio della plastica da risorse fossili è una pratica difficilmente comune. Oltre a ciò, si degradano a un ritmo glaciale e inquinano l'ambiente per molto tempo a venire. Le grandi macchie di rifiuti di plastica che galleggiano sui nostri oceani attestano il loro potere di inquinare. Bottiglie e sacchetti di plastica depredano spiagge e, in molti posti, interi appezzamenti di terreno.

L'iniziativa di ricerca Bioeconomy International

La necessità di strategie globali di riciclaggio è urgente, dato l'uso intensivo della plastica in tutto il mondo. Sempre più governi ricorrono ai divieti per frenare la marea crescente dei rifiuti di plastica. Non è ancora stata trovata un'opzione praticabile per sostituire la plastica a base fossile su larga scala. Ecco perché il Ministero federale tedesco dell'istruzione e della ricerca (BMBF) ha lanciato l'iniziativa di ricerca "Bioökonomie International" (Bioeconomy International) in stretta collaborazione con Fraunhofer IPK, il Dipartimento di tecnologia dei bioprocessi dell'Università tecnica di Berlino, partner industriali regionali e partner di ricerca internazionali dalla Malesia, Columbia e Stati Uniti. Questi ricercatori stanno sviluppando un metodo per produrre polimeri senza attingere a risorse premium come minerali, oli di palma e colza, la cui produzione è molto dannosa per l'ambiente.

Una nuova plastica molto simile al polipropilene

Questo nuovo processo trasforma gli avanzi industriali come i grassi di scarto che contengono molti residui minerali in poliidrossibutirrato (PHB). I microrganismi possono metabolizzare questi residui in speciali processi di fermentazione. Depositano il PHB nelle loro cellule per immagazzinare energia. "Una volta che la plastica è stata dissolta dalla cellula, non è ancora pronto per l'uso industriale, perché il processo di indurimento richiede troppo tempo, "dice Christoph Hein, capo del dipartimento di tecnologia di microproduzione presso Fraunhofer IPK. La materia prima deve essere miscelata con additivi chimici a valle nelle fasi di post-produzione. Per esempio, il team di ricerca ha regolato i parametri di plastificazione e lavorazione per ridurre il tempo di ricristallizzazione per adattarlo ai tempi della lavorazione industriale. Le proprietà del biopolimero risultante assomigliano a quelle del polipropilene. Ma a differenza di PP, questa plastica si degrada completamente in sei-dodici mesi.

In questo metodo di produzione della plastica, i microrganismi sintetizzano l'intero polimero in un processo biotecnico. "A tal fine, convertiamo residui biogeni come i grassi di scarto in poliesteri che possono essere utilizzati per usi tecnici, " dice Hein. Il ricercatore e il suo team hanno optato per i microrganismi, geneticamente modificati con metodi molecolari, fungere da biocatalizzatori. Con l'aiuto di processi di purificazione chimica e un materiale ampiamente ottimizzato, sono stati in grado di sviluppare una nuova famiglia di materiali che soddisfano le esigenze delle plastiche tecniche.

Non sono necessari componenti sintetici a base di petrolio

Il nuovo processo non solo elimina completamente i componenti sintetici a base di petrolio; consente anche alternative di plastica verde. I microrganismi presenti in natura possono abbattere queste plastiche di nuova concezione, quindi non devono essere sottoposti alle condizioni speciali che servono a degradare la materia negli impianti di compostaggio industriale. Offrono un'alternativa ecologica alla produzione e alla degradazione di prodotti monouso e altri articoli usa e getta.

Il processo si presta anche alla produzione di parti in plastica di alta qualità per determinate applicazioni tecniche e periodi di utilizzo. Le specifiche per questo tipo di prodotto sono più esigenti. Potrebbero dover presentare tolleranze geometriche e qualità superficiali specifiche o essere riproducibili con grande precisione. I ricercatori hanno sviluppato processi di replica altamente specializzati per soddisfare questi requisiti.