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Un team guidato da ricercatori dell’Università di Washington ha sviluppato nuove bioplastiche che si degradano sulla stessa scala temporale di una buccia di banana in un bidone del compost del cortile.
Usiamo la plastica in quasi ogni aspetto della nostra vita. Questi materiali sono economici da realizzare e incredibilmente stabili.
Il problema sorge quando gli oggetti di plastica vengono gettati, perché possono persistere nell’ambiente per anni.
Nel corso del tempo, la plastica si scompone in frammenti più piccoli, chiamati microplastiche, che possono porre significativi problemi ambientali e sanitari.
La soluzione migliore sarebbe quella di utilizzare invece plastiche a base biologica che si biodegradano, ma molte di queste bioplastiche non sono progettate per degradarsi in condizioni di compostaggio da cortile.
Devono essere trattati in impianti di compostaggio commerciali, che non sono accessibili in tutte le zone.
Un team guidato da ricercatori dell’Università di Washington ha sviluppato nuove bioplastiche che si degradano sulla stessa scala temporale di una buccia di banana in un bidone del compost del cortile.
Queste bioplastiche sono costituite interamente da cellule di cianobatteri blu-verdi in polvere, altrimenti noti come spirulina.
Il team ha utilizzato calore e pressione per formare la polvere di spirulina in varie forme, la stessa tecnica di lavorazione utilizzata per creare materie plastiche convenzionali.
Le bioplastiche del team UW hanno proprietà meccaniche paragonabili alle plastiche monouso derivate dal petrolio.
Il team ha pubblicato questi risultati il 20 giugno su Advanced Functional Materials.
“Siamo stati motivati a creare bioplastiche che sono sia bioderivate che biodegradabili nei nostri cortili, pur essendo lavorabili, scalabili e riciclabili”, ha detto l’autore senior Eleftheria Roumeli, assistente professore di scienza dei materiali e ingegneria della UW.
“Le bioplastiche che abbiamo sviluppato, utilizzando solo spirulina, non solo hanno un profilo di degradazione simile ai rifiuti organici, ma sono anche in media 10 volte più forti e rigide delle bioplastiche spirulina precedentemente riportate. Queste proprietà aprono nuove possibilità per l’applicazione pratica delle materie plastiche a base di spirulina in vari settori, tra cui imballaggi alimentari usa e getta o plastica domestica, come bottiglie o vassoi”.
I ricercatori hanno scelto di utilizzare la spirulina perché può essere coltivata su larga scala, dato che è già usata per vari alimenti e cosmetici. Inoltre, le cellule di spirulina sequestrano l’anidride carbonica mentre crescono, rendendo questa biomassa una materia prima a emissioni zero..
“La spirulina ha anche proprietà uniche resistenti al fuoco”, ha detto l’autore principale Hareesh Iyer, uno studente di dottorato in scienza dei materiali e ingegneria della UW.
“Se esposto al fuoco, si autoestingue istantaneamente, a differenza di molte materie plastiche tradizionali che bruciano o si sciolgono. Questa caratteristica di resistenza al fuoco rende le plastiche a base di spirulina vantaggiose per applicazioni in cui le materie plastiche tradizionali potrebbero non essere adatte a causa della loro infiammabilità. Un esempio potrebbero essere i rack di plastica nei data center perché i sistemi utilizzati per mantenere freschi i server possono diventare molto caldi”.
La creazione di prodotti in plastica spesso comporta un processo che utilizza calore e pressione per modellare la plastica in una forma desiderata. Il team UW ha adottato un approccio simile con le loro bioplastiche.
“Ciò significa che non dovremmo riprogettare le linee di produzione da zero se volessimo utilizzare i nostri materiali su scala industriale”, ha affermato Roumeli.
Altri ricercatori hanno usato la spirulina per creare bioplastiche, ma le bioplastiche dei ricercatori della UW sono molto più forti e rigide rispetto ai tentativi precedenti.
Il team UW ha ottimizzato la microstruttura e il legame all’interno di queste bioplastiche alterando le loro condizioni di lavorazione – come temperatura, pressione e tempo nell’estrusore o nella pressa a caldo – e studiando le proprietà strutturali dei materiali risultanti, tra cui la loro resistenza, rigidità e tenacità.
Queste bioplastiche non sono ancora pronte per essere scalate per uso industriale. Per esempio, sono sensibili all’acqua.
Il team sta affrontando questi problemi e continuando a studiare i principi fondamentali che dettano il comportamento di questi materiali, che sono anche riciclabili.
“La biodegradazione non è il nostro scenario di fine vita preferito”, ha detto Roumeli. “Le nostre bioplastiche spirulina sono riciclabili. Tuttavia, le persone spesso non riciclano la plastica, quindi è un ulteriore vantaggio che le nostre bioplastiche si degradino rapidamente nell’ambiente”.
