Plastiche sostenibili da fonti naturali

Per "biotecnologia bianca", nota anche come biotecnologia industriale, si intende la produzione di sostanze chimiche organiche e/o principi attivi utilizzando microrganismi ottimizzati (lieviti o batteri) e/o enzimi. I vantaggi che offre sono molteplici, consentendo agli scienziati di sviluppare soluzioni sostenibili ed efficienti in vari settori, come la produzione di biocarburanti, bioplastiche e prodotti biochimici ecologici, che riducono la nostra dipendenza dai combustibili fossili e minimizzano il loro impatto ambientale.

Inoltre, la biotecnologia bianca facilita processi produttivi più efficienti e convenienti, con conseguente riduzione del consumo energetico, della produzione di rifiuti e dell'utilizzo di risorse in generale. Grazie alle sue applicazioni innovative, questo settore ha il potenziale per guidare la transizione verso un'economia più verde e sostenibile, affrontando le sfide globali e promuovendo al contempo il progresso tecnologico.

La biotecnologia bianca contribuisce anche allo sviluppo di prodotti di consumo più sicuri e più sani. Svolge un ruolo fondamentale nella produzione di enzimi per detergenti, tessuti e la trasformazione alimentare, migliorando l'efficienza di questi processi e riducendo al minimo la necessità di prodotti chimici aggressivi.

GEA è da sempre interessata a nuovi metodi innovativi, soprattutto se aiutano a preservare le risorse e consentono una produzione ecologica di alternative ai prodotti chimici convenzionali a base di petrolio. Questa nuova tecnologia, in cui ha creduto fin dall'inizio, è stata oggetto di animate discussioni in occasione di congressi, nella preparazione di competenze trasversali e, naturalmente, nel centro tecnologico interno dell'azienda, dove le nuove teorie sono state testate e implementate.

Particolare attenzione è stata dedicata ai prodotti biochimici e alla bioraffinazione, processi che utilizzano microrganismi per convertire materie prime naturali e rinnovabili - come amido, zucchero, cellulosa e biomassa di scarto - in una varietà di prodotti intermedi e finali. Di particolare interesse sono stati i biopolimeri. Per chiarezza, mentre i polimeri normali comprendono qualsiasi categoria di sostanze naturali o sintetiche composte da macromolecole molto grandi, i loro cugini "bio" sono sintetizzati chimicamente da un materiale biologico o biosintetizzati interamente da organismi viventi. Queste alternative ecologiche ai polimeri derivati dal petrolio possono essere utilizzate per produrre, tra l'altro, plastiche sostenibili. 

Plastica sì. Petrolio no!

I biopolimeri sono sempre ottenuti da materie prime rinnovabili. Ma il termine è ambiguo. Da un lato, vengono utilizzati per produrre nuove sostanze completamente biodegradabili. Questo è altamente auspicabile nel caso di confezioni per cibi da asporto o sacchetti per la spedizione da parte di rivenditori online. Ci sono poi prodotti, come gli accessori per auto che devono rimanere robusti, affidabili e resistenti il più a lungo possibile. I biopolimeri consentono anche questo: possono essere utilizzati per produrre plastiche durevoli e conformi agli stessi standard di sicurezza di quelle prodotte con polimeri derivati dal petrolio. Un altro vantaggio dei biopolimeri è che i processi esistenti possono essere facilmente adattati alla loro produzione. Il settore alimentare e dei mangimi si occupa da tempo della produzione e dell'utilizzo di aminoacidi. La lisina, ad esempio, è utilizzata come mangime per il bestiame. Riduce il consumo di soia, farina di pesce e grano consentendo un'alimentazione animale equilibrata. I processi di conversione enzimatica possono legare aminoacidi come la lisina per formare biopolimeri, utilizzabili poi per produrre nylon anziché mangimi.

Centrali di energia naturale: i batteri

Anche il processo di produzione dei biopolimeri è naturale. "Sono i microrganismi ad occuparsene per noi", spiega il Product Sales Manager, Jens Bühring, esperto nel campo della tecnologia di separazione centrifuga. "In un cosiddetto fermentatore, i microrganismi vengono prima alimentati con zucchero o amido e poi producono i prodotti intermedi desiderati o, a volte, anche polimeri finiti".

Il collega esperto di separazione, Burkhard Schiemann, aggiunge: "Per indurre i nostri batteri a produrre biopolimeri, creiamo innanzitutto condizioni ambientali ideali. In altre parole, li nutriamo con ossigeno, zuccheri e minerali. I batteri si sentono a loro agio e si moltiplicano. Quando nel fermentatore c'è una sufficiente quantità di organismi, modifichiamo queste condizioni molto positive rimuovendo lo zucchero dal terreno di crescita o cambiando il pH dell'ambiente".

Questo mette sotto stress i batteri, che si rendono conto che qualcosa è cambiato e che probabilmente stanno per arrivare "tempi duri". Come meccanismo di difesa, gli organismi immagazzinano alcune sostanze, ad esempio, polimeri. "Per i batteri si tratta di una scorta di emergenza per prepararsi a qualsiasi cosa stia per accadere; per noi sono preziose e versatili sostanze chimiche, molto interessanti", aggiunge Burkhard. 

Tutta la potenza delle centrifughe per una maggiore sostenibilità

Per trasformare i polimeri prodotti naturalmente in un prodotto competitivo, le aziende avvalgono spesso della tecnologia di separazione di GEA. "La centrifugazione offre una serie di vantaggi che consentono di utilizzare queste fabbriche naturali in modo economico", riferisce Jens Bühring. "Come processo meccanico utilizzabile per separare la biomassa - la quantità o il peso totale degli organismi in una determinata area o volume - le centrifughe sono rispettose delle risorse e funzionano in modo molto efficiente. Che si tratti di lavorare con la materia prima o trasformare il prodotto intermedio, GEA ha una grande esperienza in questo campo e fornisce anche le attrezzature a valle... fino al prodotto finale".

I vantaggi sono molteplici: "I nostri clienti conoscono già bene molte delle fasi del processo a monte, come la movimentazione dei materiali e la fermentazione, e dispongono delle competenze e delle attrezzature necessarie. Basta poco di più per far sì che possano accedere a un altro mercato", afferma Burkhard Schiemann.

Prendiamo l'esempio dell'acido lattico. Oltre al suo uso tradizionale come agente acidificante nell'industria alimentare e delle bevande, è ora ampiamente utilizzato come ingrediente per una plastica bio-based e biodegradabile chiamata acido polilattico (PLA) grazie al supporto attivo di GEA.

"Possiamo aiutare i nostri clienti anche nello sviluppo dei processi", afferma Jens Bühring: "Questo ha molti vantaggi perché i processi che funzionano perfettamente su scala di laboratorio non sempre si applicano agli standard (o alle capacità) industriali. Per evitare spiacevoli sorprese, siamo disponibili a fornire assistenza con la nostra esperienza e le attrezzature GEA appropriate... perché pianificare i processi insieme è sempre la soluzione più economica ed efficiente".