Bioplastiche da scarti agricoli e anidride carbonica

Un team di ricercatori della Stanford University, guidati da Matthew Kanan, ha messo a punto un nuovo processo per produrre bioplastiche da CO2 e da materiale vegetale non commestibile, come scarti agricoli o erba. Questa nuova tecnologia offre un’alternativa a basse emissioni per realizzare bottiglie di plastica e altri oggetti che attualmente si ottengono dal petrolio. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Nature (531, 180–181, 10 March 2016).

Molti prodotti di plastica sono realizzati con il polietilentereftalato (PET), un derivato del petrolio costituito da acido tereftalico e glicole etilenico. Ogni anno, a livello mondiale, vengono prodotti circa 50 milioni di tonnellate di questo polimero per realizzare tessuti, componenti elettronici, contenitori per le bevande e prodotti per l’igiene personale. Si stima che l’energia richiesta per produrre una tonnellata di PET genera più di 4 tonnellate di CO2.

Il polietilenfurandicarbossilato (PEF) rappresenta un’alternativa promettente al PET. Il PEF è composto da glicole etilenico e acido 2-5 furandicarbossilico (FDCA) e si può ottenere dalla biomassa invece che dal petrolio. Il PEF inoltre offre migliori prestazioni come sigillante rispetto al PET e questo è utile nei processi di imbottigliamento.

Nonostante i numerosi vantaggi, l’industria della plastica deve ancora trovare un modo economico per produrre questo polimero su scala industriale e la difficoltà principale sta nella produzione sostenibile dell’FDCA. Una metodo consiste nel convertire il fruttosio proveniente dallo sciroppo di mais nell’FDCA ma la produzione di mais per l’industria implica l’uso di grandi superfici di terreno agricolo, energia, fertilizzanti e acqua e comporta una notevole impronta di carbonio oltre che competere con la produzione di cibo.

Trasformare gli scarti delle piante in plastica

Al posto del mais, i ricercatori di Stanford hanno provato a sintetizzare l’FDCA dal furfurale, un composto fatto con gli scarti agricoli che è stato largamente usato per decenni. Ogni anno ne vengono prodotti circa 400.000 tonnellate per l’uso nelle resine, nei solventi e in altri prodotti.

La produzione dell’FDCA dal furfurale e CO2, però, normalmente richiede sostanze chimiche pericolose la cui produzione è costosa e ad alto consumo di energia. Il problema è stato risolto usando un composto di gran lunga più benigno: il carbonato. Aanindeeta Banerjee, coautrice del lavoro, ha combinato il carbonato con la CO2 e l’acido furoico, un derivato del furfurale. Poi ha riscaldato la miscela fino a 200 °C per formare un sale fuso: dopo cinque ore l’89% della miscela del sale fuso si è trasformata in FDCA.

Il passaggio successivo, la trasformazione dell’FDCA nella plastica PEF, è un processo semplice che è già stato risolto da altri ricercatori.

L’approccio adottato dal team di Stanford potrebbe ridurre significativamente le emissioni di gas a effetto serra utilizzando la CO2 emessa dalle centrali a combustibili fossili o da altri siti industriali. Inoltre i prodotti fabbricati con il PEF possono anche essere riciclati o convertiti nuovamente in anidride carbonica attraverso l’incenerimento.

Il lavoro di Kanan e dei suoi collaboratori apre nuove possibilità per la produzione del PEF ma questo è solo il primo passo. È necessario infatti altro lavoro per vedere se è fattibile su vasta scala e per quantificare l’impronta di carbonio.

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