Acido polilattico e poliidrossialcanoati in pellet

Inquinamento globale da plastica e necessità di alternative sostenibili

I rifiuti di plastica riempiono le discariche e inquinano gli oceani a livello globale. La plastica abbandonata è un problema crescente nella maggior parte dei Paesi, dove danneggia la fauna selvatica e gli habitat naturali.

Il riciclaggio è parzialmente utile ma non del tutto risolutivo. Nella maggior parte dei luoghi, le plastiche riciclate perdono ancora la loro qualità dopo pochi cicli. L'uso diffuso di combustibili fossili nella produzione di plastica richiede oggi alternative ecologiche. Le alternative biodegradabili rappresentano una soluzione promettente. Le plastiche in grado di decomporsi naturalmente potrebbero ridurre il peso sul nostro ecosistema e portare a ecosistemi più puliti.

Plastiche biodegradabili: Acido polilattico e poliidrossialcanoati

L'acido polilattico e i poliidrossialcanoati sono due delle plastiche biodegradabili più popolari. Entrambi sono prodotti da processi naturali diversi. L'acido polilattico si ottiene da risorse rinnovabili come il mais e la canna da zucchero. I poliidrossialcanoati sono ottenuti dalla fermentazione microbica. Entrambi questi materiali si degradano senza lasciare residui nocivi. La loro struttura chimica consente agli organismi benefici o all'ambiente naturale di scomporli in forme più semplici. La maggior parte dei ricercatori e degli ingegneri considera queste plastiche un sostituto adeguato delle plastiche tradizionali.

Perché l'acido polilattico e i poliidrossialcanoati sono considerati rispettosi dell'ambiente

L'acido polilattico viene degradato dal compostaggio industriale. Ha bisogno di calore e acqua per degradarsi in anidride carbonica e acqua. I poliidrossialcanoati sono speciali in quanto la maggior parte delle forme si decompongono naturalmente nel terreno e nell'acqua. Lo fanno con l'aiuto di comuni batteri.

Entrambe le plastiche hanno un'impronta di carbonio inferiore rispetto alle plastiche convenzionali, prodotte a partire dal petrolio. Utilizzano materie prime rinnovabili per i loro processi di produzione. Ciò significa un minor consumo di combustibili fossili.

Molti test hanno anche dimostrato che questi materiali rilasciano meno sostanze chimiche tossiche una volta degradati. Non lasciano dietro di sé sostanze chimiche tossiche che possono danneggiare la flora o la fauna locale. Il fatto che la natura sia in grado di gestire queste plastiche così facilmente ci dà un raggio di speranza per un futuro più pulito e senza rifiuti.

Cosa succede quando questi pellet entrano in contatto con il suolo, l'acqua o i microbi

I pellet di acido polilattico e di poliidrossialcanoati si decompongono quando entrano in contatto con l'acqua, il suolo o i microbi. L'acido polilattico si decompone lentamente in acido lattico quando entra in contatto con l'acqua e la giusta temperatura. Per i poliidrossialcanoati, i batteri presenti in natura svolgono un ruolo importante. I batteri secernono enzimi che spezzano le lunghe catene polimeriche in catene più corte. Queste vengono ulteriormente scomposte in acqua e anidride carbonica. Il processo imita la degradazione naturale, come quella del materiale vegetale. Il tasso di degradazione di questi pellet dipende dalle condizioni ambientali. La temperatura, l'umidità e la popolazione microbica influiscono sul tasso di degradazione. In condizioni ideali, alcuni poliidrossialcanoati si degradano completamente in settimane o mesi. In aree più fredde o secche, invece, il processo è più lento.

Confronto tra acido polilattico e poliidrossialcanoati

L'acido polilattico e i poliidrossialcanoati condividono molte qualità positive. Hanno anche alcune importanti differenze. L'acido polilattico ha bisogno di più calore per degradarsi correttamente. Funziona meglio in condizioni di calore e umidità controllate, come negli impianti di compostaggio industriale. I poliidrossialcanoati si degradano in modo più naturale. Funzionano bene in diverse condizioni, come negli ambienti naturali del suolo e dell'acqua. Anche le proprietà meccaniche variano. L'acido polilattico è generalmente più resistente e rigido. Questo lo rende adatto ad articoli come posate e imballaggi. I poliidrossialcanoati sono più flessibili. Sono tipicamente utilizzati nei dispositivi medici e nelle pellicole. Anche i costi di produzione e i processi differiscono. L'acido polilattico ha raggiunto il livello di produzione su larga scala. I poliidrossialcanoati sono ancora più specializzati e talvolta più costosi da produrre.

Applicazioni e impatto

Questi pellet biodegradabili trovano applicazione in vari settori. Nell'industria alimentare, l'acido polilattico viene utilizzato per posate, tazze e contenitori monouso. L'industria dell'imballaggio ne sfrutta la resistenza e la trasparenza. I poliidrossialcanoati sono molto apprezzati nell'industria medica. Vengono prodotti in sistemi di somministrazione di farmaci, suture e medicazioni per ferite. Alcuni produttori li utilizzano per produrre film agricoli. I loro vantaggi ambientali riducono l'inquinamento del suolo. Le città e i comuni possono avere meno problemi di gestione dei rifiuti con questi materiali. In generale, nella maggior parte dei casi, i prodotti realizzati con questi polimeri contribuiscono a ridurre l'impatto ambientale. Test reali hanno dimostrato che la sostituzione di plastiche a base di combustibili fossili con queste plastiche biodegradabili riduce le emissioni di gas serra. Poiché sempre più aziende diventano ecologiche, le plastiche biodegradabili sono in prima linea nel promuovere un'economia più verde.

Idea di esperimento STEM

Un semplice esperimento illustra il processo di degradazione. Procuratevi una piccola quantità di pellet di acido polilattico e altrettanta di pellet di poliidrossialcanoati. Metteteli in vasi con del terriccio umido. Mantenere i vasi a una temperatura calda e costante. Osservare eventuali cambiamenti nella consistenza del materiale nel corso di alcune settimane. Osservare i cambiamenti di forma, colore e peso. Si possono osservare segni come la comparsa di frammenti o l'ammorbidimento. Un rapido test con un semplice kit per il test del pH mostrerà anche i cambiamenti dovuti alla formazione di acidi organici.

L'esperimento offre un modo pratico di vedere la disgregazione dei materiali e consente agli studenti di osservare i processi naturali. È adatto a progetti scolastici o a un club scientifico e rafforza i concetti principali delle scienze ambientali e dell'ingegneria dei materiali.

Conclusioni

Le plastiche biodegradabili sono un'alternativa promettente in un pianeta sommerso dai rifiuti plastici tradizionali. L'acido polilattico e i poliidrossialcanoati sono due di questi vantaggi nella pratica. Entrambi sono prodotti da materie prime rinnovabili e possono degradarsi naturalmente se sottoposti alle giuste condizioni. Entrambi riducono il consumo di combustibili fossili e lo stress sul nostro pianeta. Per ulteriori informazioni ed esperimenti STEM, consultare il sito Stanford Advanced Materials (SAM).

Domande frequenti

F: Cosa si usa per produrre i pellet di acido polilattico?

D: Sono prodotti da risorse vegetali rinnovabili come il mais e la canna da zucchero.

F: Come si decompongono i poliidrossialcanoati nell'ambiente?

D: I batteri naturali secernono enzimi che degradano il polimero in anidride carbonica e acqua.

F: Quali sono i vantaggi di queste plastiche biodegradabili?

D: Riducono il consumo di combustibili fossili, le emissioni di gas serra e l'inquinamento ambientale.