Gli scienziati del Wood Hole Oceanographic Institution (WHOI) stanno lavorando allo sviluppo di materiali più biodegradabili, come il diacetato di cellulosa (CDA), un polimero simile alla plastica derivato dalla polpa di legno, che potrebbe sostituire le plastiche tradizionali.
Una nuova versione del diacetato di cellulosa CDA risulta il materiale bioplastico a più rapida degradazione testato in acqua di mare e potrebbe sostituire altri materiali in schiuma di plastica, come il polistirolo, che rimangono nell’ambiente per molti anni. Gli scienziati del Wood Hole Oceanographic Institution (WHOI), negli Stati Uniti, hanno scoperto che l’aggiunta di piccoli pori, chiamati schiuma, al materiale CDA lo fanno degradare 15 volte più velocemente del CDA solido e persino più velocemente della carta. Lo studio è stato pubblicato in ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
“Abbiamo tradotto le conoscenze fondamentali nella progettazione di un nuovo materiale che soddisfa contemporaneamente le esigenze dei consumatori e si degrada nell’oceano più velocemente di qualsiasi altro materiale plastico che conosciamo, persino più velocemente della carta. È una grande storia di successo in un campo che spesso si concentra sugli aspetti negativi dell’inquinamento da plastica invece di lavorare per trovare soluzioni al problema” afferma Collin Ward, autore principale dello studio, che è stato finanziato anche dell’azienda produttrice di bioplastiche Eastman.
Monitoraggio del diacetato di cellulosa
Lo studio ha comportato il monitoraggio sia del CDA schiumato, sia del CDA solido in una vasca di acqua di mare a flusso continuo da Martha’s Vineyard Sound, presso un laboratorio appositamente progettato presso il WHOI. I ricercatori hanno controllato anche la temperatura, l’esposizione alla luce e altre variabili ambientali per imitare l’ambiente marino naturale.
“L’utilizzo di vasche di acqua di mare a flusso continuo ci consente di portare le dinamiche dell’oceano microbicamente attivo in laboratorio. L’oceano cambia continuamente ed era importante che replicassimo questo ambiente reintegrando microbi e sostanze nutritive, rendendo l’esperimento molto più realistico dal punto di vista ambientale” spiega l’altro autore Bryan James. Dopo 36 settimane, il team ha scoperto che le schiume di CDA hanno perso il 65-70 percento della loro massa originale.
In uno studio precedente che utilizzava il loro serbatoio dinamico di acqua di mare, i ricercatori hanno testato cannucce realizzate in plastica standard, carta, CDA solido e CDA espanso, e hanno scoperto che le cannucce in CDA solido e di carta si riducevano di massa più rapidamente. Gli scienziati hanno quindi confrontato due cannucce realizzate in CDA, una realizzata in CDA solido e una in CDA espanso e hanno scoperto che il tasso di degradazione della cannuccia in schiuma era più veloce del 190% rispetto alla sua controparte solida, con conseguente durata ambientale prevista più breve rispetto alle cannucce di carta.
Collaborazione tra industria e mondo accademico
“Le partnership tra industria e mondo accademico sono essenziali per accelerare le soluzioni alle sfide globali più urgenti, dove il mondo accademico può fornire approfondimenti unici e i partner del settore possono utilizzare tali approfondimenti per sviluppare soluzioni su larga scala. È così che funziona la nostra collaborazione con WHOI; hanno ampliato significativamente la nostra comprensione di come si degradano i nostri materiali commerciali e di sviluppo” afferma Jeff Carbeck, Vice President of Corporate Innovation di Eastman.
“Uno dei vantaggi di collaborare con un partner del settore è che possiamo garantire che la nuova tecnologia sia scalabile. Uno dei criteri durante la progettazione del nuovo materiale era che dovesse essere un sostituto immediato e chiavi in mano per i prodotti in polistirolo, il che significa che le aziende che convertono il CDA grezzo in schiuma biodegradabile non devono investire in nuove attrezzature. L’avanzamento di nuove plastiche non realizzate con combustibili fossili, compostabili e che non persistono nell’ambiente come inquinamento, può essere una vittoria per i consumatori e per l’ambiente” conclude Ward.
Foto: Bryan James, @Woods Hole Oceanographic Institution
