tazze, cartoni e involucri per alimenti fatti di carta potrebbero sembrare biodegradabili, ma molti contengono un rivestimento di plastica che non può essere compostato. Sebbene privo di plastica, sono disponibili prodotti di carta sostenibili, spesso lasciano passare grasso e olio, indebolire la carta e creare confusione. Oggi, gli scienziati riferiscono di aver sviluppato un rivestimento polimerico degradabile che può bloccare questa infiltrazione e potrebbe portare a nuovi materiali biodegradabili, materiali a base di carta.

I ricercatori presenteranno i loro risultati alla riunione autunnale dell'American Chemical Society (ACS).

"I consumatori stanno spingendo verso prodotti più sostenibili, "Matteo Carter, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto. "Ma realizzare un prodotto di carta completamente degradabile per applicazioni monouso, come gli involucri per sandwich, ciotole e vassoi che trovi in ​​una caffetteria:è una grande sfida, "aggiunge Carter, che presenta il lavoro all'incontro.

Gli attuali rivestimenti resistenti a olio e grasso per prodotti di carta usa e getta spesso includono fluorocarburi o poliolefine, ma quei polimeri sono persistenti per l'ambiente e non possono essere compostati. "Una delle cose che rende utili i polimeri convenzionali è la loro durata, "dice il suo collega investigatore principale, Andrew Hejl, dottorato di ricerca, che lavora con Carter alla Dow. quella durezza, che ha origine nei legami stabili carbonio-carbonio che si formano durante la polimerizzazione, è desiderabile in, dire, una vernice per la casa a base di lattice che deve durare anni ma problematica in una ciotola di carta destinata al compostaggio.

Un modo per rendere i polimeri meno durevoli consiste nell'inserire collegamenti degradabili per distruggere le loro strutture portanti carbonio-carbonio, dice Carter. Fare così, i ricercatori si sono rivolti a una tecnica di polimerizzazione a radicali liberi che esisteva da anni ma non era stata ampiamente adottata. Notando una recente rinascita di interesse nel mondo accademico per l'utilizzo di questa tecnica con chetene ciclico acetale e monomeri vinilici, il team di Dow ha iniziato a esplorare come tradurre questa chimica in un ambiente industriale. Nel mondo accademico, la reazione è stata tipicamente condotta in solventi organici, ma Dow voleva passare all'acqua come sostituto "più ecologico". È stato difficile perché i monomeri di chetene acetalico ciclico sono instabili in acqua, ma i ricercatori hanno affrontato questo problema modificando le condizioni di reazione, compreso il pH, temperatura e concentrazione dei monomeri.

La loro reazione ha mescolato il chetene ciclico acetale 2-metilene-1, 3-diossepano e acetato di vinile per formare un polimero con legami estere nella spina dorsale. Il team ha quindi rivestito la carta con un'emulsione a base acquosa di questo polimero, un "lattice" sintetico non correlato alla gomma di lattice naturale, e quindi improbabile che scateni una reazione allergica e lasciarlo asciugare. Hanno recentemente riferito che il rivestimento ha fornito un'efficace barriera contro olio e grasso, e che i suoi legami esteri potrebbero rompersi nell'acqua, abbastanza lentamente a pH neutro ma più veloce a pH più alto in condizioni di laboratorio. Ora, i ricercatori stanno iniziando a valutare la degradabilità del rivestimento in condizioni industriali rilevanti. Finora hanno dimostrato che i microrganismi utilizzati nei compostatori industriali possono aiutare a biodegradare il polimero nelle acque reflue simulate. "Il concetto è avere un polimero lungo che si scompone in pezzi più piccoli che alla fine verranno scomposti dai microbi in CO ₂ , " dice Hejl.

Altri ricercatori e aziende hanno sviluppato prodotti per la ristorazione biodegradabili con rivestimenti a base di materiali naturali come siero di latte o chitosano. "Sono ottime opzioni, ma hanno limitazioni in termini di ottenere le prestazioni desiderate a un prezzo appropriato, " dice Hejl. E alcuni rivestimenti devono essere applicati come una soluzione molto diluita, quindi molta acqua deve essere evaporata per asciugarli, Aggiunge. "Quindi ci sono molti materiali potenziali, e non penso che nulla abbia ancora spuntato ogni casella." Ma i ricercatori Dow credono che il loro rivestimento potrebbe semplicemente riempire il conto.

"Più in generale, se si guarda al concetto di interruzione di una struttura stabile carbonio-carbonio con legami degradabili, che apre davvero molte opportunità oltre ai semplici rivestimenti in carta, " dice Carter. "Altre applicazioni includono la cura personale o le formulazioni per la cura della casa, come shampoo e lucidante per pavimenti. Molti di questi materiali contengono attualmente polimeri sintetici di legame carbonio-carbonio. Quindi questo approccio potrebbe essere un modo potente per introdurre la degradabilità in nuove classi di materiali in futuro".