Alberi, i raccolti e persino i rifiuti organici possono essere trasformati in una sconcertante serie di plastiche da utilizzare in prodotti che vanno dalle borse monouso alle ali degli aeroplani pesanti.

Questi cosiddetti biopolimeri potrebbero svolgere un ruolo vitale nello svezzarci dalla plastica del petrolio, il che contribuirà a ridurre le emissioni di gas serra, e garantire che la plastica provenga da una risorsa rinnovabile.

E in alcuni casi potrebbero aiutare a ridurre l'inquinamento da plastica. Una delle principali fonti di inquinamento da plastica è l'imballaggio, che ha rappresentato quasi il 40% della plastica utilizzata nell'UE nel 2019, secondo Plastics Europe, un'associazione di categoria.

I ricercatori hanno sviluppato modi per realizzare sacchetti biodegradabili per rifiuti alimentari e imballaggi per alimenti a partire da alimenti urbani e rifiuti del giardino.

"Stai trasformando i rifiuti organici per fare un sacco dei rifiuti, che è biodegradabile. Quindi stai chiudendo il ciclo:non usi altri materiali per realizzare la borsa (di plastica), " ha detto Thomas Dietrich, un ingegnere in biotecnologie presso TECNALIA in Spagna, un centro di ricerca e sviluppo tecnologico.

Dietrich è project manager di un progetto chiamato VOLATILE, che ha sviluppato una tecnologia che può essere integrata negli impianti municipali esistenti di digestione anaerobica e compostaggio. Utilizza i microrganismi per scomporre i rifiuti organici in acidi grassi volatili, quali sono gli elementi costitutivi delle plastiche PHB e PHBV utilizzate per realizzare sacchetti di plastica e imballaggi per alimenti.

Il sottoprodotto principale è un residuo che può essere utilizzato per fare il compost. L'idrogeno è un altro sottoprodotto, e può essere utilizzato per produrre elettricità.

Biodegradabile

L'utilizzo di rifiuti organici per produrre plastica biodegradabile potrebbe aiutare a risolvere un'importante sfida causata dalla maggior parte delle plastiche biodegradabili attualmente in uso.

"Normalmente le grandi (industrie) che vendono (plastiche biodegradabili) sul mercato utilizzano materiali agricoli di qualità alimentare, " disse Dietrich.

A causa dei volumi necessari, non sarà possibile utilizzare i prodotti agricoli per sostituire gli imballaggi a base di petrolio senza competere con le colture alimentari o i biocarburanti per i terreni agricoli, disse Dietrich.

"Quindi dobbiamo cercare di mantenere il carbonio organico nell'economia senza ricorrere all'agricoltura, " Egli ha detto.

I sacchetti di plastica e gli imballaggi realizzati con la tecnologia di VOLATILE finirebbero nei rifiuti organici domestici e in teoria potrebbero essere utilizzati ancora una volta per produrre acidi grassi volatili, anche se questo non è stato ancora testato dal team di VOLATILE.

Una delle principali sfide a questo tipo di sistema è la mancanza di impianti di compostaggio nella maggior parte delle regioni del mondo, compresa l'Europa.

In tutta l'UE, fino al 50% dei rifiuti solidi urbani è organico, e solo il 40% circa dei rifiuti organici viene riciclato in compost e digestato di alta qualità, afferma la rete europea di compostaggio. La maggior parte va in discarica o per incenerimento.

Però, questo è probabile che migliori. L'Agenzia europea dell'ambiente afferma che riciclare più rifiuti organici urbani è "cruciale" per raggiungere gli obiettivi dell'UE di riciclare e riutilizzare almeno il 60% di tutti i rifiuti in peso entro il 2030.

Composizione

Il fatto che la plastica sia biodegradabile o meno è dovuto alla loro composizione chimica, non alle loro origini. Quindi le plastiche a base di petrolio possono essere biodegradabili, e quelli a base vegetale possono essere non biodegradabili.

Però, un passaggio ai biopolimeri aiuterebbe a ridurre le emissioni di gas serra prodotte per realizzare la plastica, anche se il prodotto finale non è biodegradabile.

"Dobbiamo raggiungere questo (spostamento) in 10, o massimo 15, anni perché la posta in gioco sul clima è così alta, " ha detto Vincent Placet, un ingegnere ricercatore presso l'Istituto FEMTO-ST in Francia.

"La quantità di CO ₂ emessa per produrre legno e piante è molto bassa, " disse Placet, aggiungendo che assorbono anche la CO . atmosferica ₂ durante la crescita. Coordina un progetto chiamato SSUCHY, che sta sviluppando compositi a base biologica portanti da utilizzare nell'industria automobilistica e aerospaziale.

I biopolimeri derivati ​​da alberi e colture sono già utilizzati per realizzare gli interni delle auto.

Altri biopolimeri sono in fase di sviluppo per essere portanti. Questi includono plastiche termoindurenti progettate per durare fino a 30 anni in condizioni difficili, ad esempio nelle ali e nei corpi degli aeroplani.

Alcune delle plastiche termoindurenti più utilizzate sono epossidiche, che vengono utilizzati nei materiali compositi. I materiali compositi comprendono fino al 50% degli ultimi aeroplani in peso.

"Abbiamo prodotto una resina epossidica completamente biologica. Ora il problema principale è aumentarla, " disse Placet.

Per scalare, è necessario creare un'intera catena di approvvigionamento, a partire dalla ricerca di fornitori di materiali vegetali, lui dice.

Un'opzione è quella di utilizzare i rifiuti della silvicoltura:corteccia d'albero, rami e radici. "È disponibile in grandi quantità e non viene utilizzato in nessun'altra applicazione. Nel nord Europa, la materia prima è molto grande e sappiamo che può rispondere alle esigenze di questo tipo di polimero epossidico, " disse Placet.

Un'altra sfida è come rendere la lavorazione più ecologica e più competitiva in termini di costi rispetto ai loro equivalenti petrolchimici. Gli epossidici petrolchimici sono più economici da produrre e utilizzano meno energia e solventi. Però, alcune di queste efficienze sono dovute al fatto che vengono eseguite su scala industriale anziché in laboratorio, dice Placet.

"È fattibile da un punto di vista tecnico, " ma sono necessari maggiori investimenti per ampliare e costruire le necessarie catene del valore, Ha aggiunto.

1%

Globalmente, le plastiche a base biologica costituiscono circa l'1% dei 368 milioni di tonnellate di plastica prodotte ogni anno, afferma European Bioplastics.

L'approvvigionamento del restante 99% dalle piante "non è un'opzione, "dice Sander Defruyt, capo della New Plastics Economy, un'iniziativa della Ellen MacArthur Foundation con sede nel Regno Unito per ridisegnare il futuro della plastica.

"Da dove verrà tutto quel biomateriale, in un modo che sia rigenerativo e non impoverisca i nostri ecosistemi? Le richieste sui nostri ecosistemi andranno alle stelle, e stiamo già attraversando i confini planetari oggi, " Ha aggiunto.

Anche la plastica biodegradabile avrà un impatto limitato sulla riduzione dell'inquinamento da plastica perché la maggior parte delle regioni del mondo non dispone dei necessari impianti di compostaggio industriale, dice Defruyt.

Affrontare l'inquinamento da plastica e risolvere la nostra dipendenza dalla plastica a base di petrolio richiede l'eliminazione di tutta la plastica non necessaria, e riutilizzare le plastiche necessarie, per tenerli fuori dall'ambiente.

Dopo di che, “la pochissima plastica vergine di cui abbiamo ancora bisogno … dovrà essere spostata da fonti fossili a materie plastiche a base biologica di origine rigenerativa per fermare quella dipendenza dei sistemi dalle risorse fossili limitate, " disse Defruyt.