Nel nostro mondo in rapida industrializzazione, la ricerca di materiali sostenibili non è mai stata così urgente. La plastica, onnipresente nella vita quotidiana, pone sfide ambientali significative, principalmente a causa della sua origine da combustibile fossile e del suo smaltimento problematico.
Ora, uno studio condotto dal team di Jeremy Luterbacher dell’EPFL svela un approccio pioneristico alla produzione di plastica ad alte prestazioni da risorse rinnovabili. La ricerca, pubblicata su Nature Sustainability , introduce un nuovo metodo per creare poliammidi, una classe di materie plastiche note per la loro resistenza e durata, le più famose delle quali sono i nylon, utilizzando un nucleo di zucchero derivato da scarti agricoli.
Il nuovo metodo sfrutta una risorsa rinnovabile e realizza questa trasformazione in modo efficiente e con un impatto ambientale minimo.
"Le tipiche plastiche a base fossile necessitano di gruppi aromatici per conferire rigidità alla plastica:questo conferisce loro proprietà prestazionali come durezza, forza e resistenza alle alte temperature", afferma Luterbacher. "Qui otteniamo risultati simili ma utilizziamo una struttura zuccherina, che è onnipresente in natura e generalmente completamente non tossica, per fornire rigidità e proprietà prestazionali."
Lorenz Manker, l'autore principale dello studio, e i suoi colleghi hanno sviluppato un processo senza catalizzatore per convertire il dimetil gliossilato xilosio, un carboidrato stabilizzato ottenuto direttamente da biomassa come legno o pannocchie di mais, in poliammidi di alta qualità. Il processo raggiunge un'impressionante efficienza atomica del 97%, il che significa che quasi tutto il materiale di partenza viene utilizzato nel prodotto finale, riducendo drasticamente gli sprechi.
Le poliammidi di origine biologica presentano proprietà che possono competere con le loro controparti fossili, offrendo un’alternativa promettente per varie applicazioni. Inoltre, i materiali hanno dimostrato una notevole resilienza attraverso molteplici cicli di riciclaggio meccanico, mantenendo la loro integrità e prestazioni, che è un fattore cruciale per la gestione del ciclo di vita dei materiali sostenibili.
Le potenziali applicazioni di queste poliammidi innovative sono vaste e vanno dalle parti automobilistiche ai beni di consumo, tutte con un’impronta di carbonio significativamente ridotta. L'analisi tecnico-economica e la valutazione del ciclo di vita del team suggeriscono che questi materiali potrebbero avere un prezzo competitivo rispetto alle poliammidi tradizionali, compresi i nylon (ad esempio il nylon 66), con una riduzione del potenziale di riscaldamento globale fino al 75%.
Ulteriori informazioni: Lorenz P. Manker et al, Poliammidi ad alte prestazioni costruite su un nucleo di carboidrati sostenibile, Sostenibilità della natura (2024). DOI:10.1038/s41893-024-01298-7
Fornito da Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
