Gli sforzi per passare dalla plastica petrolchimica alla plastica rinnovabile e biodegradabile si sono rivelati complicati:il processo di produzione può richiedere sostanze chimiche tossiche ed è costoso, e la resistenza meccanica e la stabilità all'acqua sono spesso insufficienti. Ma i ricercatori hanno fatto un passo avanti, utilizzando sottoprodotti del legno, che mostra la promessa di produrre bioplastiche più durevoli e sostenibili.

Uno studio pubblicato su Sostenibilità della natura , co-autore di Yuan Yao, assistente professore di ecologia industriale e sistemi sostenibili presso la Yale School of the Environment (YSE), delinea il processo di decostruzione della matrice porosa del legno naturale in un impasto liquido. I ricercatori affermano che il materiale risultante mostra un'elevata resistenza meccanica, stabilità durante la detenzione di liquidi, e resistenza ai raggi UV. Può anche essere riciclato o biodegradato in modo sicuro nell'ambiente naturale, e ha un impatto ambientale del ciclo di vita inferiore rispetto alle plastiche a base di petrolio e ad altre plastiche biodegradabili.

"Ci sono molte persone che hanno provato a sviluppare questo tipo di polimeri nella plastica, ma i fili meccanici non sono abbastanza buoni per sostituire la plastica che usiamo attualmente, che sono costituiti principalmente da combustibili fossili, " afferma Yao. "Abbiamo sviluppato un processo di produzione diretto e semplice che genera plastica a base di biomassa dal legno, ma anche plastica che offre anche buone proprietà meccaniche."

Per creare la miscela di liquami, i ricercatori hanno utilizzato una polvere di legno, un residuo di lavorazione solitamente scartato come rifiuto nelle segherie, e hanno decostruito il pezzo sciolto, struttura porosa della polvere con un solvente eutettico profondo (DES) biodegradabile e riciclabile. La miscela risultante, che presenta entanglement su scala nanometrica e legame idrogeno tra la lignina rigenerata e le micro/nanofibrille di cellulosa, ha un alto contenuto di solidi e un'elevata viscosità, che può essere fuso e arrotolato senza rompersi.

Yao ha quindi condotto una valutazione completa del ciclo di vita per testare gli impatti ambientali della bioplastica rispetto alla plastica comune. Fogli di bioplastica sono stati sepolti nel terreno, frattura dopo due settimane e completamente degradata dopo tre mesi; inoltre, i ricercatori affermano che la bioplastica può essere scomposta nel liquame mediante agitazione meccanica, che consente anche il recupero e il riutilizzo del DES.

"Quella, per me, è ciò che rende davvero buona questa plastica:può essere riciclata o biodegradata, " dice Yao. "Abbiamo ridotto al minimo tutti i materiali ei rifiuti che vanno nella natura."

La bioplastica ha numerose applicazioni, dice Liangbing Hu, professore al Center for Materials Innovation dell'Università del Maryland e coautore del documento. Può essere modellato in un film che può essere utilizzato in sacchetti di plastica e imballaggi, uno dei principali usi della plastica e causa della produzione di rifiuti. Hu dice anche che, poiché la bioplastica può essere modellata in forme diverse, ha un potenziale per l'uso nella produzione di automobili, anche.

Un'area che il team di ricerca continua a indagare è il potenziale impatto sulle foreste se la produzione di questa bioplastica viene aumentata. Mentre il processo utilizza attualmente sottoprodotti del legno nella produzione, i ricercatori affermano di essere profondamente consapevoli che la produzione su larga scala potrebbe richiedere l'utilizzo di enormi quantità di legno, che potrebbe avere implicazioni di vasta portata sulle foreste, gestione del territorio, ecosistemi e cambiamenti climatici, per dirne alcuni.

Yao afferma che il team di ricerca ha già iniziato a lavorare con un ecologista forestale per creare modelli di simulazione forestale, collegare il ciclo di crescita delle foreste con il processo produttivo. Vede anche un'opportunità di collaborare con persone che lavorano nei campi legati alla foresta presso YSE, una comodità non comune.

"Non capita spesso che un ingegnere possa camminare lungo il corridoio e parlare con una guardia forestale, " dice Yao.