Una “foglia” stampata in 3D realizzata con la nuova bioplastica. Credito:Alain Herzog (EPFL)
Sta diventando sempre più evidente che allontanarsi dai combustibili fossili ed evitare l'accumulo di plastica nell'ambiente sono fondamentali per affrontare la sfida del cambiamento climatico. In tal senso, ci sono notevoli sforzi per sviluppare polimeri degradabili o riciclabili realizzati con materiale vegetale non commestibile denominato "biomassa lignocellulosica".
Naturalmente, produrre plastica competitiva a base di biomassa non è semplice. C'è un motivo per cui le plastiche convenzionali sono così diffuse, in quanto combinano basso costo, stabilità al calore, resistenza meccanica, lavorabilità e compatibilità, caratteristiche che qualsiasi sostituzione di plastica alternativa deve eguagliare o superare. E finora, il compito è stato impegnativo.
Fino ad ora, questo è. Gli scienziati guidati dal professor Jeremy Luterbacher presso la School of Basic Sciences dell'EPFL hanno sviluppato con successo una plastica derivata dalla biomassa, simile al PET, che soddisfa i criteri per la sostituzione di diverse plastiche attuali pur essendo più rispettosa dell'ambiente.
"In sostanza, 'cuociamo' semplicemente legno o altro materiale vegetale non commestibile, come i rifiuti agricoli, in prodotti chimici economici per produrre il precursore della plastica in un solo passaggio", afferma Luterbacher. "Mantenendo intatta la struttura dello zucchero all'interno della struttura molecolare della plastica, la chimica è molto più semplice delle alternative attuali."
La tecnica si basa su una scoperta pubblicata da Luterbacher e colleghi nel 2016, in cui l'aggiunta di un'aldeide potrebbe stabilizzare alcune frazioni di materiale vegetale ed evitarne la distruzione durante l'estrazione. Riutilizzando questa chimica, i ricercatori sono stati in grado di ricostruire una nuova utile sostanza chimica a base biologica come precursore della plastica.
"Usando un'aldeide diversa, l'acido gliossilico invece della formaldeide, potremmo semplicemente agganciare gruppi 'appiccicosi' su entrambi i lati delle molecole di zucchero, il che consente loro di agire come elementi costitutivi di plastica", afferma Lorenz Manker, il primo autore dello studio. "Utilizzando questa semplice tecnica, siamo in grado di convertire fino al 25% del peso dei rifiuti agricoli, o il 95% dello zucchero purificato, in plastica."
Le proprietà a tutto tondo di queste materie plastiche potrebbero consentire loro di essere utilizzate in applicazioni che vanno dall'imballaggio e tessile alla medicina e all'elettronica. I ricercatori hanno già realizzato pellicole per imballaggio, fibre che potrebbero essere trasformate in vestiti o altri tessuti e filamenti per la stampa 3D.
"La plastica ha proprietà molto interessanti, in particolare per applicazioni come l'imballaggio alimentare", afferma Luterbacher. "E ciò che rende unica la plastica è la presenza della struttura zuccherina intatta. Questo la rende incredibilmente facile da realizzare perché non devi modificare ciò che la natura ti dà, e semplice da degradare perché può risalire a una molecola che è già abbondante in natura."
La ricerca è stata pubblicata su Nature Chemistry . + Esplora ulteriormente
