Cosa sono le bioplastiche?

Le bioplastiche rappresentano una piccola parte della famiglia delle plastiche e hanno avuto un significativo tasso di crescita negli ultimi anni. Con il termine si intende tutto l’insieme delle plastiche di origine rinnovabile e quelle biodegradabili e compostabili presenti oggi sul mercato. Sono materiali che costituiscono un complemento e un arricchimento dell’offerta globale in quanto apportano nuove funzionalità e applicazioni.

È successo però che nel passaggio dal contesto tecnico-scientifico a quello di mercato il reale significato del suffisso “bio” non è stato chiarito di volta in volta, quindi sotto questo ampio cappello si trovano oggi aggregati materiali di tipo molto diverso. Cerchiamo allora di fare un po’ di chiarezza.

Il termine “bioplastica” è impiegato in diversi contesti con almeno tre significati diversi:

  1. “Bio” come origine delle materie prime impiegate
  2. Presenza di una funzionalità “bio”: biodegradabilità
  3. Presenza di una funzionalità “bio”: biocompatibilità

“Bio” come origine delle materie prime impiegate

Nel primo caso il prefisso “bio” posto prima della parola “plastica” o della parola “polimero” può indicare l’origine rinnovabile delle materie prime. In tal caso con bioplastica o biopolimero si intendono quelli ottenuti totalmente o in parte a partire da materie prime rinnovabili, invece che fossili, per esempio, da materie prime di origine vegetale invece che dagli scarti della lavorazione del petrolio.

Vi sono poi biopolimeri di sintesi, cioè ricavati mediante polimerizzazione all’interno di impianti chimici a partire da monomeri ricavati da fonti rinnovabili; e vi sono biopolimeri naturali, ovvero sintetizzati direttamente dagli organismi viventi, quali piante, animali, alghe, microorganismi e poi estratti dall’uomo per lo sfruttamento industriale.

Un esempio di biopolimero (o di bioplastica) di sintesi è il “bio-polietilene” che viene ottenuto a partire dal monomero etilene, ricavato non dal petrolio, ma a partire da sostanze di origine vegetale (ad esempio da canna da zucchero), mediante diversi stadi di trasformazione, fra i quali anche processi fermentativi. Un altro biopolimero ottenuto in modo analogo è l’acido polilattico (PLA): dall’amido di mais si ottiene il destrosio che viene fermentato per dare acido lattico; quest’ultimo viene convertito in dilattide a sua volta polimerizzato in un impianto chimico, idoneo all’ottenimento di poliesteri. È interessante notare che il primo non è biodegradabile (essendo del tutto identico al polietilene di origine petrolchimica), mentre il secondo è biodegradabile. Nel primo caso ci troviamo di fronte a una innovazione di processo, mentre nel secondo caso a una innovazione di prodotto.

Un esempio di biopolimero naturale è l’amido, un altro è la cellulosa, prodotti entrambi dalle piante. Questi biopolimeri vengono estratti dalle fonti vegetali mediante processi fisici e possono essere sfruttati industrialmente sia nella forma in cui sono stati estratti che dopo modifica chimica. Nel primo caso si parla di amidi e cellulose non chimicamente modificati. Nel secondo caso si parla dei loro composti (es. acetato di cellulosa) oppure di amidi e cellulose funzionalizzate. Ad esempio amidi e cellulose, mediante reazione con acidi organici o loro anidridi danno i corrispondenti esteri: l’acetato di cellulosa è un tipico esempio di modifica di un biopolimero naturale.

È interessante notare che i biopolimeri naturali sono biodegradabili, mentre le modifiche chimiche possono portare a una non-biodegradabilità (ad esempio l’acetato di cellulosa, in funzione del grado di sostituzione). Amidi e cellulose vengono utilizzate anche all’interno di formulazioni di materie plastiche. Un caso particolare è quello della famiglia dei poliidrossialcanoati: si tratta di polimeri sintetizzati da particolari ceppi di microorganismi, nell’ambito di processi biotecnologici, in cui tali microorganismi, in condizioni controllate e opportunamente alimentati incrementano la produzione di polimero (poliidrossialcanoato) al loro interno. Il substrato vivente viene poi distrutto per estrarre e purificare il polimero ottenuto; la produzione di questo polimero è un esempio di applicazione delle biotecnologie.

Presenza di una funzionalità “bio”: biodegradabilità

In questo caso il prefisso “bio” indica una proprietà del polimero o della plastica, cioè la capacità di biodegradare. I biopolimeri e le bioplastiche così intesi sono quelli che si impiegano per applicazioni nelle quali questa proprietà rappresenta un vantaggio funzionale. Un esempio importante è quello delle bio-plastiche impiegate per la produzione di manufatti compostabili, cioè destinati a essere recuperati mediante riciclo organico (compostaggio). In questa accezione il termine bioplastica (o biopolimero) vuole dunque segnalare la presenza di una proprietà importante alla fine del ciclo di vita di un manufatto, cioè quando questo diventa un rifiuto.

Presenza di una funzionalità “bio”: biocompatibilità

In ambito medico e chirurgico il prefisso “bio” identifica invece una plastica o un polimero idonei a venire a contatto con i fluidi e i tessuti del corpo umano senza procurare danni o rigetto. In questo caso non si considera l’origine delle materie prime e anche la capacità di biodegradare è richiesta solo in alcuni casi e in altri no. Se il biopolimero deve biodegradare nel corpo umano, si parla di polimeri bioadsorbibili. Se invece deve resistere a lungo, si parla semplicemente di biocompatibilità.

A livello industriale sono oggi presenti plastiche/polimeri che possiedono una o più delle tre caratteristiche “bio” descritte.

Biodegradabilità vs Rinnovabilità

C’è da fare inoltre un altro importante distinguo. Le sostanze organiche naturali sono intrinsecamente biodegradabili. Tuttavia modifiche chimiche o miscelazione con componenti non biodegradabili, possono sopprimere questa potenzialità a dispetto dell’origine da sostanze naturali. Pertanto, la proprietà funzionale, cioè la capacità di biodegradare di un biopolimero/bioplastica non è necessariamente correlata alla sua origine rinnovabile. Infatti la capacità di biodegradare dipende dalla composizione e dalla struttura molecolare e non dall’origine delle materie prime impiegate per ottenere tali composizione e struttura. L’origine rinnovabile e la biodegradabilità sono dunque caratteristiche diverse e si misurano con metodiche distinte e non interscambiabili.

In chiusura vi proponiamo alcune recentissime innovazioni che i designer hanno studiato per produrre packaging il più possibile ecologici, cioè in grado di avere il minor impatto possibile sull’ambiente.

Lo studio giapponese AMAM ha lanciato l’idea di produrre plastica dall’agar agar, un’alga molto resistente e dalle mille potenzialità, usata spesso nell’alta cucina, soprattutto per creare gelatine vegetali. Questo nuovo tipo di plastica potrebbe in futuro sostituire i derivati del petrolio.

Citiamo infine il geniale imballaggio creato per le lattine di birra, il Saltwater Brewery Edible Six-Pack Ring. Come sappiamo, la plastica dura, soprattutto nell’ecosistema marittimo, è molto pericolosa: abbiamo visto in questi anni numerose immagini di tartarughe deformate, pesci intrappolati e volatili morti per soffocamento proprio a causa del packaging della birra in lattina. Questo imballaggio è fatto di grano e degli avanzi della produzione di birra: questo vuol dire che non solo può essere ingerito tranquillamente dagli esseri viventi, ma che è anche biodegradabile e compostabile. 

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