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RICERCA / POLIIDROSSIALCANOATI ( PHA )
TABELLA PHA OTTENUTI TRAMITE BATTERI : ALCUNI PRODOTTI
Dall ’ alto , i PHA sono prodotti dai batteri come fonte energetica di riserva quando si trovano in condizioni ambientali particolarmente stressanti
I risultano biodegradabili in varie condizioni ambientali , fra cui il compostaggio domestico
biodegradabili e compostabili ve ne è una che potrebbe sulla carta risolvere anche questi ultimi dubbi : i poliidrossialcanoati ( PHA ). Replicando al prof . Paul John Flory , premio Nobel per la chimica nel 1974 , quando disse “ la plastica è il materiale che la natura ha dimenticato di inventare ”, potremmo rispondere che la Natura la “ plastica ” l ’ ha inventata ma l ’ ha nascosta molto bene . Ossia nel posto dove meno si sarebbe pensato di andare a cercarla : nei batteri dove viene accumulata , in forma granulare , come fonte di riserva energetica . Perché è questo che sono i poliidrossialcanoati : polimeri prodotti dai batteri come fonte energetica di riserva quando si trovano in condizioni ambientali particolarmente stressanti . Ed è nei batteri che li ha trovati per la prima volta il microbiologo francese Maurice Lenoigne nel 1925 , quando scoprì i meccanismi di produzione e di accumulo del poliidrossibutirrato ( PHB ) all ’ interno delle cellule del Bacillus megaterium , in particolari condizioni di nutrimento e di stress esterno .
Una numerosa famiglia di polimeri
Perché si parla al plurale dei poliidrossialcanoati ? Perché questi , più che essere un singolo polimero , sono una famiglia di polimeri tutti riconducibili ad un ’ unica formula generale :
Data la grande variabilità delle catene laterali ( -R ) e della lunghezza della catena principale ( m ), i poliidrossialcanoati hanno proprietà molto variabili : punti di fusione tra i 40 ° C e i 180 ° C e proprietà fisico-chimiche che variano da quelle tipiche dei polimeri termoplastici fino a quelle tipiche delle gomme ( elastomeri ). A questa formula generale fanno capo anche alcuni polimeri biodegradabili già molto noti e generalmente ottenuti per sintesi chimica :
• se R = H e m = 0 si ha il poliacidoglicolico ( PGA ),
• se R = H e m = 4 si ha il policaprolattone ( PCL ),
• se R = CH3 e m = 0 si ha l ’ acido polilattico ( PLA ).
Ma tornado ai PHA ottenuti tramite sintesi batterica vediamo che ad oggi l ’ attenzione dell ’ industria si è concentrata su alcuni specifici prodotti tra questi ricordiamo quelli riportati nella Tabella A .
Biodegradabili in ogni condizione
Ma perché questi polimeri potrebbero essere la svolta finale nella lotta per ridurre l ’ inquinamento da “ plastiche ” che ogni giorno viene denunciato sulla stampa con servizi su vere e proprie discariche , generate dall ’ accumulo di materiali plastici non degradabili , sia sulla terra ferma che nei fiumi e nei mari ? La motivazione è legata alla loro capacità di degradare praticamente in qualsiasi ambiente . Ossia sono facilmente biodegradabili sia in ambiente aerobico che anaerobico . Più in generale risultano biodegradabili in varie condizioni ambientali : nel compostaggio industriale , nel compostaggio casalingo , in contatto con il suolo ( agricoltura ) e in ambiente acquatico ( fiumi , laghi , mari ), senza rilasciare nessuna sostanza nociva né tanto meno residui ancora più pericolosi come le microplastiche . Per certi aspetti si comportano durante il processo di degradazione in modo simile alla cellulosa . La capacità di degradare in ogni ambiente , la loro intrinseca “ rinnovabilità ” ( quando estratti dai batteri ), le materie prime di partenza ( biomassa , oli esausti , residui dell ’ agricoltura , acque reflue , substrati fermentabili eccetera ), caratteristiche fisico chimiche molto varie a seconda del tipo , effetto barriera all ’ ossigeno ed altre ancora ne fanno i candidati perfetti per la sostituzione delle materie plastiche tradizionali . In special modo in tutte quelle applicazioni in cui il recupero e il riciclo sono svantaggiosi , come per esempio negli imballaggi di formaggi molli , capsule del caffè eccetera . In alcuni casi addirittura il processo per la produzione dei poliidrossialcanoati può aiutarci a rigenerare l ’ anidride carbonica catturata dai fumi dei processi industriali . Infine , questi materiali possono anche essere ottenuti per sintesi chimica sempre a partire da materiali sia di origine naturale ( alcol , anidride carbonica eccetera ), sia di origine fossile .
Disponibilità , prezzo , potenzialità applicative
Ma perché l ’ uso dei PHA ad oggi non è ancora largamente diffuso ? La principale motivazione è legata alla loro scarsa disponibilità e al loro costo , ma le cose stanno cambiando rapidamente . Decine di aziende sia asiatiche che americane si sono lanciate negli ultimi cinque anni nella realizzazione di impianti per la produzione di poliidrossialcanoati . In Italia c ’ è stato un tentativo da parte della Bio-on , fermato per motivi di origine finanziaria : attualmente sembra che l ’ a- zienda possa ricominciare a produrre a breve . In Europa troviamo anche la tedesca Biomer . Inoltre , da più parti si annunciano iniziative per iniziare la produzione di tali materiali . Possiamo dire che negli ultimi cinque anni , insieme ad una aumentata disponibilità di quantità ( si è passati da circa 5000 ton / anno nel 2017 a oltre 95.000 ton / anno nel 2022 : numeri ancora bassi ma con un trend decisamente in rapida crescita ), il prezzo medio è sceso dagli iniziali 12-15 euro al kg a costi vicino ai 6-9 euro al kg , con previsione di ulteriori riduzioni nel giro dei prossimi due / tre anni . La maggiore disponibilità di questi materiali . unita alla loro versatilità di utilizzo sia da soli che in blend con gli altri polimeri biodegradabili ( PBS , PLA eccetera ), fa sì che negli ultimi due-tre anni il numero di applicazioni sia continuato ad aumentare . In Europa , complice anche la nuova direttiva sugli imballaggi , i PHA stanno ricevendo un interesse enorme per la produzione di compound utili alla realizzazione di capsule per il caffè e per le posate biodegradabili e compostabili . In futuro sentiremo sempre di più parlare di questa plastica che la natura non si è dimenticata di creare .
54 I GIUGNO 2023 I PLAST4GREEN