Non si può negare che la plastica sia parte integrante della nostra vita tecnologica, di consumo e ricreativa. Economica da produrre e altamente versatile, la plastica può essere stampata, pressata, compressa e modellata in qualsiasi forma e per qualsiasi scopo. Oltre alla plastica che tutti conosciamo, come quella dell'imballaggio che protegge alimenti, bevande e prodotti per l'igiene personale e dei giocattoli di plastica resistenti e colorati con cui giocano i nostri figli, questo materiale onnipresente viene utilizzato anche per realizzare attrezzature e strumenti medici salvavita, indumenti resistenti alle intemperie e persino giubbotti antiproiettile.

Cos'è quindi la plastica?

Il termine plastica deriva dal greco 'plastikos', che significa modellabile e si riferisce in realtà alla vasta gamma di materiali sintetici. La maggior parte delle plastiche sono polimeri, costituiti da piccole molecole organiche che si uniscono in lunghe catene. Le proprietà finali di un polimero - come resistenza al calore, morbidezza o elasticità - dipenderanno dalla composizione chimica delle singole unità, o monomeri, così come dalla lunghezza delle catene polimeriche e da come queste catene interagiscono tra loro.

Il polietilentereftalato, PET, è un tipo di poliestere, ed è una delle plastiche più fabbricate al mondo. Nelle sue diverse forme il polimero viene utilizzato per una vasta gamma di prodotti, compresi gli imballaggi alimentari. Probabilmente conosciamo i nomi di altre plastiche comuni, come il polistirolo e il cloruro di polivinile (PVC).

La maggior parte della plastica oggi è prodotta da combustibili fossili come il petrolio greggio e il carbone, ma i progressi scientifici degli ultimi anni hanno permesso di produrre plastica da fonti sostenibili di origine vegetale o materie prime, tra cui canna da zucchero, fecola di patate, cellulosa (legno), mais, soia, oli vegetali di scarto e altri rifiuti alimentari e agricoli. Ingegneri chimici e di processo in tutto il mondo stanno sviluppando metodi per produrre questi polimeri e plastiche derivati da materie prime vegetali che possono sostituire i materiali ottenuti da combustibili fossili. Oggi, molti polimeri che possono essere prodotti a partire da materie prime rinnovabili hanno proprietà identiche a quelle dei loro omologhi derivati da combustibili fossili e possono essere completamente biodegradabili e riciclabili.

Le bioplastiche nell'uso quotidiano

Metodi alternativi per la produzione di bioplastiche

Organizzazioni industriali, scienziati dei materiali e gruppi pubblici e privati stanno sfruttando gli sviluppi della biotecnologia ‘bianca’, o biotecnologia industriale, per ottimizzare i processi che possono essere sfruttati per sviluppare metodi di produzione di bioplastiche sostenibili, più ecologici, a basso consumo energetico e a risparmio di risorse.

Ecco qualche esempio:

  • Un team dell'Università di Bath nel Regno Unito ha sviluppato un metodo per la produzione di microsfere completamente biodegradabili a partire dalla cellulosa. 
  • Il progetto EUROPHA, finanziato dall'UE, sta sviluppando poliidrossialcanoati biodegradabili e al 100% naturali (bioplastiche PHA) per applicazioni di imballaggio alimentare1.  
  • Biofase, azienda messicana di biopolimeri, produce cannucce e posate in bioplastica a partire da semi di avocado, in alternativa ai prodotti usa e getta a base di prodotti petrolchimici. 
  • Ecovative Design, con sede a New York, ha sviluppato una tecnologia che sfrutta i funghi per coltivare plastiche alternative a base biologica che possono essere trasformate in una vasta gamma di prodotti, dalle giacche termiche, all'abbigliamento tecnico e alle calzature, fino alle spugne per l'applicazione di cosmetici. 
  • GC Innovation America fa parte della società chimica tailandese PTT Global Chemical Public Company Ltd, che sta sviluppando prodotti chimici a base biologica, compresi i biopolimeri, utilizzando acido succinico derivato da fonti rinnovabili.
  • La startup francese Lyspackaging produce la Veganbottle, un'alternativa compostabile, al 100% vegetale, alle tradizionali bottiglie d'acqua in plastica a base di petrolio, 200.000 tonnellate delle quali non vengono riciclate ogni anno solo in Francia.

Secondo le stime, mentre le bioplastiche rappresentano attualmente circa l'1% della quantità totale di plastica prodotta a livello mondiale ogni anno2, la capacità di produzione di bioplastiche è in aumento e il mercato globale delle bioplastiche e dei biopolimeri, che nel 2018 era di circa 6,95 miliardi di dollari, potrebbe raggiungere i 14,92 miliardi di dollari entro il 20233.

Il finanziamento pubblico è fondamentale per sostenere l'innovazione in questo campo. Alla fine del 2018 il governo del Regno Unito si è impegnato a stanziare 60 milioni di sterline per promuovere lo sviluppo di metodi sostenibili per convertire i rifiuti agricoli, alimentari e industriali in imballaggi ecologici4. Analogamente, l'UE sta finanziando una serie di iniziative, tra cui lo sviluppo di processi per trasformare i rifiuti di canna da zucchero in biopolimeri per applicazioni resistenti al fuoco e bioplastiche che possono essere trasformate in imballaggi alimentari compostabili al 100%5

Le bioplastiche chiudono il cerchio

I nuovi processi di trasformazione della biomassa in biopolimeri e bioplastiche si basano su tecnologie e apparecchiature di processo efficienti e affidabili. In qualità di leader globale nella biotecnologia bianca, GEA è all'avanguardia nel settore delle bioplastiche e da oltre un decennio lavora con il settore delle bioplastiche per sviluppare, testare e mettere a punto apparecchiature e tecnologie che consentono all'industria di realizzare flussi di produzione commerciale sostenibili attraverso la conversione su scala industriale di processi pilota e di ricerca e sviluppo.

Le bioplastiche chiudono il cerchio

Con le loro competenze specifiche sulle fasi chiave della produzione, ad esempio sull'uso di composti intermedi a base biologica, come l'acido succinico, gli specialisti di GEA sviluppano soluzioni alternative per la produzione di bioplastiche. Un altro esempio è la produzione di acido lattico da fonti vegetali. L'acido lattico è utilizzato per produrre acido polilattico (PLA), un'alternativa biodegradabile e sostenibile al PET, e una delle bioplastiche più diffusamente prodotte a livello mondiale.

Gli ingegneri GEA sono in grado di progettare sistemi personalizzati per le fasi di processo a monte e a valle nella fabbricazione di prodotti intermedi e biopolimeri. L'offerta di GEA comprende soluzioni per la fermentazione e la separazione delle biomasse mediante centrifughe o filtrazione a membrana, insieme a tecnologie di purificazione mediante distillazione, cristallizzazione da fusione o filtrazione a membrana e per i processi a valle, comprese la concentrazione, la cristallizzazione e l'essiccazione del prodotto finale.

GEA fa anche parte dell'iniziativa PRODIAS da 14 milioni di euro finanziata dall'UE, attraverso la quale otto organizzazioni in tutta Europa stanno lavorando per sviluppare tecnologie sostenibili che ridurranno i costi di produzione di alternative rinnovabili ai prodotti a base di combustibili fossili6.

In particolare, GEA lavora con le organizzazioni per affrontare i problemi di processo, migliorare l'efficienza e contribuire a trasformare concetti innovativi in processi industriali praticabili per la produzione di bioplastiche e altri prodotti a base biologica. Ogni soluzione è progettata per contribuire a risparmiare energia e acqua, riciclare il calore in eccesso, ridurre gli sprechi e le emissioni laddove possibile, in modo da realizzare processi sostenibili con tecnologie sostenibili.

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