Pla­sti­che bio­de­gra­da­bi­li, le con­qui­ste del DIIn dell'Ate­neo sa­ler­ni­ta­no

La ri­cer­ca del Di­par ti­men­to di In­ge­gne­ria In­du­stria­le dell'Uni­ver­si­tà di Salerno è mol­to avan­ti nel­lo stu­dio per la rea­liz­za­zio­ne di pro­dot­ti di lar­go con­su­mo a bas­so im­pat­to am­bien­ta­le. Stu­dia­ti, in par ti­co­la­re, i ma­te­ria­li, le tec­no­lo­gie di la­vo­ra­zion

Costozero - - Numero 6 / Novembre Dicembre 2015 - Di R. Pan­ta­ni

Con l'av­ven­to dei po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li sul mer­ca­to i ma­nu­fat­ti in pla­sti­ca, tra­di­zio­nal­men­te vi­sti co­me po­ten­zial­men­te in­qui­nan­ti, han­no avu­to una pos­si­bi­li­tà di ri­val­sa pre­sen­tan­do­si co­me “eco-friend­ly”. Da una par­te, in­fat­ti, i po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li non de­vo­no es­se­re con­fe­ri­ti in di­sca­ri­ca, dall'al­tra pos­so­no es­se­re ot­te­nu­ti da ma­te­ria pri­ma rin­no­va­bi­le, e quin­di non con­su­ma­no ri­sor­se fos­si­li. La ri­cer­ca ha viag­gia­to su que­sti ma­te­ria­li su bi­na­ri di­ver­si da quel­li dell'in­du­stria: nei la­bo­ra­to­ri di tut­to il mon­do si so­no ana­liz­za­te le no­te­vo­li pro­prie­tà dei po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li, com­bi­nan­do la ca­rat­te­ri­sti­ca di bio­de­gra­da­zio­ne con le pe­cu­lia­ri­tà di ad­di­ti­vi in gra­do di con­fe­ri­re ca­rat­te­ri­sti­che fi­si­che, chi­mi­che e bio­lo­gi­che e an­co­ra più at­traen­ti. Tut­ta­via i tra­sfor­ma­to­ri di ma­te­rie pla­sti­che si so­no do­vu­ti ra­pi­da­men­te scon­tra­re con gli aspet­ti ne­ga­ti­vi di que­sti ma­te­ria­li: pro­prie­tà mec­ca­ni­che in­sod­di­sfa­cen­ti, co­sti ele­va­ti, difficoltà di la­vo­ra­zio­ne con le tec­no­lo­gie tra­di­zio­na­li. Le pro­prie­tà spe­cia­li ot­te­nu­te nei la­bo­ra­to­ri di ri­cer­ca so­no spes­so ri­sul­ta­te ina­dat­te per la rea­liz­za­zio­ne di ar­ti­co­li bio­de­gra­da­bi­li di ele­va­to con­su­mo. Nei la­bo­ra­to­ri del Di­par­ti­men­to di In­ge­gne­ria In­du­stria­le dell'Uni­ver­si­tà di Salerno (DIIn) si sta com­pien­do un con­si­de­re­vo­le sfor­zo ver­so lo stu­dio dei po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li per ap­pli­ca­zio­ni di lar­go con­su­mo. In un re­cen­te nu­me­ro spe­cia­le di Jour­nal of Ap­plied Po­ly­mer Scien­ce de­di­ca­to al Ma­nu­fac­tu­ring (os­sia al­la rea­liz­za­zio­ne di og­get­ti) di po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li con pro­prie­tà avan­za­te (http://on­li­ne­li­bra­ry.wi­ley.com/ doi/10.1002/app.v132.48/is­sue­toc), ben tre ar­ti­co­li scien­ti­fi­ci e l'edi­to­ria­le

so­no sta­ti pre­sen­ta­ti da ri­cer­ca­to­ri del DIIn. Que­sto fat­to te­sti­mo­nia l'in­te­res­se ver­so la te­ma­ti­ca e ver­so le ri­cer­che por­ta­te avan­ti nel DIIn. Le li­nee di ri­cer­ca, da me coor­di­na­te, sui po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li si ar­ti­co­la­no su di­ver­si te­mi. Ve­dia­mo al­cu­ni esem­pi.

1. Stu­dio dei ma­te­ria­li di par­ten­za, con il du­pli­ce obiet­ti­vo di mi­glio­ra­re le pro­prie­tà e di ri­dur­re il co­sto

Pres­so il Po­ly­mer Tech­no­lo­gy Group (www.po­ly­mer­tech­no­lo­gy. it) del DIIn è sta­to ospi­ta­to nel pri­mo se­me­stre del 2015 un for­man­do di una no­ta azien­da, lea­der nel cam­po del­la pla­sti­ca bio­de­gra­da­bi­le, per ana­liz­za­re l'ef­fet­to di fibre ve­ge­ta­li sul­le pro­prie­tà di pro­ces­so e di uti­liz­zo di nuo­vi com­po­si­ti com­ple­ta­men­te bio­de­gra­da­bi­li. Un'al­tra ri­cer­ca re­cen­te ha ri­guar­da­to l'uti­liz­zo di olio ali­men­ta­re esau­sto (re­si­duo da fa­st-food) co­me pla­sti­ciz­zan­te per l'ami­do ter­mo­pla­sti­co da usa­re poi co­me ad­di­ti­vo nell'aci­do po­li­lat­ti­co (PLA). Que­sta ri­cer­ca per­se­gue da una par­te l'obiet­ti­vo di uti­liz­za­re un po­ten­zia­le in­qui­nan­te che de­ve es­se­re cor­ret­ta­men­te smal­ti­to, dall'al­tro di ot­te­ne­re un ma­te­ria­le pla­sti­co bio­de­gra­da­bi­le (l'ami­do ter­mo­pla­sti­co) a bas­so co­sto, da ag­giun­ge­re al PLA.

2. Tec­no­lo­gie di la­vo­ra­zio­ne

Ne­gli ul­ti­mi an­ni l'espe­rien­za sul­le tec­no­lo­gie di tra­sfor­ma­zio­ne svi­lup­pa­ta pres­so il Po­ly­mer Tech­no­lo­gy Group si è mes­sa al ser­vi­zio dei ma­te­ria­li pla­sti­ci bio­de­gra­da­bi­li per ot­ti­miz­za­re le con­di­zio­ni di pro­ces­so al fi­ne di mi­ni­miz­zar­ne la de­gra­da­zio­ne che cau­sa per­di­ta di pro­prie­tà. Pa­ral­le­la­men­te, si so­no se­le­zio­na­te tec­no­lo­gie di tra­sfor­ma­zio­ne par­ti­co­lar­men­te adat­te al pro­ces­so di que­sti ma­te­ria­li. Un esem­pio è lo stam­pag­gio di schiu­me po­li­me­ri­che. La pres­sa ad inie­zio­ne pre­sen­te nel la­bo­ra­to­rio (una pres­sa con­ven­zio­na­le da 70ton) è sta­ta mo­di­fi­ca­ta in mo­do da po­ter iniet­ta­re nel ci­lin­dro di pla­sti­fi­ca­zio­ne un gas ad ele­va­ta pres­sio­ne (ad esem­pio azo­to). Il gas vie­ne mi­sce­la­to al po­li­me­ro

du­ran­te la ro­ta­zio­ne del­la vi­te, e la mi­sce­la po­li­me­ro/gas com­pres­so vie­ne iniet­ta­ta nel­la ca­vi­tà. Il gas espan­de du­ran­te il pro­ces­so e il ma­nu­fat­to che si ottiene pre­sen­ta una su­per­fi­cie com­pat­ta ma una par­te in­ter­na schiu­ma­ta, os­sia pie­na di ca­vi­tà dell'or­di­ne di 0.1mm. Lo stam­pag­gio di schiu­me è par­ti­co­lar­men­te in­te­res­san­te per i po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li: da una par­te si rie­sce a ri­spar­mia­re sul ma­te­ria­le a pa­ri­tà di vo­lu­me (il pe­so può di­mi­nui­re fi­no a cir­ca il 30% ri­spet­to al pez­zo com­pat­to), sen­za gros­se per­di­te di pro­prie­tà mec­ca­ni­che; dall'al­tra par­te la pre­sen­za di gas fa au­men­ta­re la flui­di­tà del­la pla­sti­ca, con­sen­ten­do l'inie­zio­ne a pres­sio­ni o a tem­pe­ra­tu­re più bas­se.

3. Con­trol­lo del­la ve­lo­ci­tà di bio­de­gra­da­zio­ne

Que­sto aspet­to del­la ri­cer­ca sui po­li­me­ri bio­de­gra­da­bi­li è par­ti­co­lar­men­te ri­le­van­te. In ef­fet­ti, la ca­rat­te­ri­sti­ca di bio­de­gra­da­bi­li­tà non è di per sé ne­ces­sa­ria­men­te un van­tag­gio: il ve­ro be­ne­fi­cio è la pre­ser­va­zio­ne del­le ca­rat­te­ri­sti­che per un tem­po com­pa­ti­bi­le con l'uti­liz­zo e poi la scom­par­sa del ma­te­ria­le a tem­pi più lun­ghi, con­ci­lia­bi­li con lo smal­ti­men­to suc­ces­si­vo. Nel cor­so de­gli stu­di ef­fet­tua­ti in que­sti an­ni so­no sta­ti se­le­zio­na­ti pres­so il DIIn ad­di­ti­vi as­so­lu­ta­men­te eco e bio-com­pa­ti­bi­li in gra­do di re­go­la­re la ve­lo­ci­tà di de­gra­da­zio­ne del PLA. Que­sti stu­di so­no uno dei pun­ti di for­za del pro­get­to Smart­va­se che ha vin­to di re­cen­te la Star­tCup Cam­pa­nia 2015, clas­si­fi­can­do­si pri­mo fra i 66 pro­get­ti se­le­zio­na­ti fra quel­li pro­po­sti da tut­ti gli Ate­nei del­la Cam­pa­nia. Il pro­get­to Smart­va­se, pre­sen­ta­to dai ri­cer­ca­to­ri del Po­ly­mer Tech­no­lo­gy Group del DIIn e del Dip. di Far­ma­cia dell'Uni­ver­si­tà di Salerno (http:// www.smart­va­se.uni­sa.it), ha pro­po­sto un va­so per pian­te che ha una du­ra­bi­li­tà con­fron­ta­bi­le con i va­si tra­di­zio­na­li pri­ma dell'in­ter­ra­men­to, ma che è com­po­sta­bi­le una vol­ta in­ter­ra­to. Que­sto pro­get­to con­cor­re­rà nel me­se di di­cem­bre 2015 al Pre­mio Na­zio­na­le In­no­va­zio­ne.

An­da­men­to del mo­du­lo elastico in fun­zio­ne del­la tem­pe­ra­tu­ra. Se al PLA vie­ne ag­giun­to il 30% di ami­do con pla­sti­ciz­zan­te tra­di­zio­na­le (gli­ce­ro­lo), il mo­du­lo di­mi­nui­sce ra­pi­da­men­te con la tem­pe­ra­tu­ra (il ma­te­ria­le ram­mol­li­sce se ri­scal­da­to). Se in­ve­ce si usa ami­do pla­sti­ciz­za­to con olio ali­men­ta­re esau­sto, il mo­du­lo è più al­to a tem­pe­ra­tu­ra am­bien­te e si man­tie­ne al­to an­che du­ran­te il ri­scal­da­men­to

An­da­men­to del­la per­di­ta di pe­so del PLA in ac­qua. Se al PLA vie­ne ag­giun­to 1% di ad­di­ti­vo per il con­trol­lo del­la bio­de­gra­da­zio­ne, il ma­te­ria­le ri­sul­ta estre­ma­men­te più sta­bi­le in pre­sen­za di ac­qua, pur re­stan­do bio­de­gra­da­bi­le e com­po­sta­bi­le

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