Una volta gettati via, gli articoli usa e getta come pannolini e assorbenti possono impiegare centinaia di anni per decomporsi, perché le loro parti assorbenti e gli strati impermeabili contengono plastica e altri polimeri sintetici. Ma ora i ricercatori stanno sostituendo questi materiali con componenti porosi ricavati dalla biomassa proteica che viene spesso scartata dalle industrie alimentari e agricole. Questi componenti sono sostenibili e biodegradabili e potrebbero potenzialmente consentire in futuro di gettare i pannolini e gli assorbenti nel WC o di utilizzarli come fertilizzante.
I ricercatori presenteranno i loro risultati oggi alla riunione primaverile dell'American Chemical Society (ACS).
Antonio Capezza, che presenterà la ricerca al convegno, afferma che in Europa le normative scoraggiano l'uso di alcune plastiche a base di petrolio nei beni usa e getta. Tuttavia, osserva, non esistono linee guida o regolamenti chiari per vietare questa plastica nei pannolini, negli assorbenti e in altri articoli sanitari usa e getta, perché non è stato disponibile un buon sostituto.
"Ma speriamo di cambiare la situazione con i nostri materiali a base proteica", afferma.
Naturalmente, i pannolini lavabili evitano del tutto il problema della plastica, ma dice che pochi operatori sanitari vogliono usarli. Il suo obiettivo è fornire un diverso tipo di soluzione sostenibile e non inquinante alle persone che vogliono continuare a utilizzare prodotti sanitari usa e getta.
"Il tasso di accettazione sarà molto più alto che se andassi da un cliente e dicessi:'Okay, ora devi lavarti i pannolini'", spiega Capezza, ricercatore nella divisione materiali polimerici del KTH Royal Institute of Technology in Svezia.
Paradossalmente, il progetto ha avuto origine da una dimostrazione ideata per insegnare agli studenti cosa può andare storto in laboratorio. Capezza stava mostrando loro come realizzare filamenti di bioplastica utilizzando proteine. Per imitare l'impatto dell'umidità indesiderata, ha aggiunto cotone bagnato, che ha fatto sì che la miscela formasse schiuma. Una volta che il prodotto si è asciugato, si è reso conto che il materiale era diventato super poroso, il che significa che poteva assorbire liquidi come una spugna.
"Quindi è stato una specie di incidente, ma positivo, perché ci ha portato a una linea di ricerca completamente nuova", dice. Capezza sta collaborando con ricercatori della KTH, l'Università svedese di scienze agrarie, e di altre istituzioni, tra cui l'Università Simón Bolívar in Venezuela, l'Università di Tokyo in Giappone e l'Università di Siviglia in Spagna.
Alcune alternative a base di cotone ai prodotti sanitari in plastica sono già sul mercato, ma si basano sul cotone vergine e potrebbero necessitare di sbiancamento o altri trattamenti chimici per la loro produzione. Alla ricerca di una fonte materiale più sostenibile, il team di Capezza ha identificato proteine e altre molecole naturali rimaste dalla produzione alimentare e agricola che potrebbero altrimenti essere smaltite in discarica o incenerite; ad esempio la zeina del mais, il glutine del grano e gli estratti antiossidanti naturali.
I ricercatori hanno mescolato insieme le proteine in proporzioni diverse e hanno aggiunto acqua e bicarbonati, come il bicarbonato di sodio, come agenti schiumogeni; il dolcificante glicerolo come plastificante; ed estratti naturali come conservanti.
Il team ha poi utilizzato attrezzature e tecniche di lavorazione dell'industria della plastica, compresa l'estrusione, per realizzare vari componenti comunemente presenti negli assorbenti e nei pannolini. Simile a una macchina per la pasta, l’estrusore ha permesso al team di produrre filamenti e fogli piatti e allo stesso tempo di schiumare i materiali. Con queste tecniche, i ricercatori hanno prodotto uno strato piatto di “non tessuto” che rimaneva asciutto al tatto pur consentendo il passaggio rapido del liquido; un materiale soffice e poroso con proprietà superassorbenti che cattura il liquido; e pellicole impermeabili per proteggere gli indumenti esterni.
Come prova di concetto, i ricercatori hanno assemblato questi componenti per realizzare prototipi assorbenti a base di proteine che somigliavano a prodotti sanitari usa e getta. Una volta esposti all'acqua o al suolo, i materiali si biodegradano completamente in poche settimane. A causa dell'origine proteica dei materiali, questa degradazione ha rilasciato carbonio, azoto, fosforo, amminoacidi e altri composti che la natura può riutilizzare come nutrienti.
Con un ulteriore sviluppo, afferma Capezza, ciò potrebbe portare a prodotti sanitari monouso che possono essere scaricati. In alternativa, dopo l'uso, questi prodotti (o eventuali rifiuti prodotti nella fase di produzione) potrebbero essere compostati per fertilizzare colture come mais e grano, che a loro volta fornirebbero i materiali di partenza per realizzare nuovi prodotti sanitari.
"Quindi è un design completamente circolare", aggiunge Capezza. I ricercatori hanno già dimostrato che le piante sviluppano foglie e radici più lunghe quando esposte a questo compost. "E i nostri test hanno dimostrato che, poiché sono a base di proteine, non c'è alcun rischio che questi prodotti inquinino il suolo con microplastiche o altre sostanze chimiche indesiderate quando si decompongono", osserva Capezza.
I prodotti sanitari a base proteica sarebbero dal 10% al 20% più costosi rispetto ai tradizionali pannolini e assorbenti di plastica, stima Capezza. La prestazione degli assorbenti proteici è simile a quella degli assorbenti convenzionali. D'altra parte, i pannolini proteici non sono assorbenti quanto i loro omologhi in plastica. Ciò significa che i pannolini proteici dovrebbero essere più spessi oppure la loro formulazione dovrebbe essere modificata per migliorare l'assorbimento.
Per aumentare l'assorbimento dei liquidi e la resistenza meccanica, i ricercatori stanno ora esplorando l'aggiunta di lignocellulosa, una miscela di lignina e cellulosa che si trova nelle piante. Questo materiale è un sottoprodotto di scarso valore dei settori agricolo e forestale. I risultati fino ad oggi mostrano che la sua aggiunta sta avvicinando le prestazioni a quelle dei pannolini convenzionali.
Il team si sta ora preparando per studi pilota per testare la fattibilità di un aumento della produzione. Prima che uno qualsiasi di questi prodotti possa essere immesso sul mercato, dovranno essere effettuate ulteriori valutazioni, compresi test di irritazione della pelle umana, afferma Capezza.
Fornito dall'American Chemical Society
