Bio-plastica a base di scarti della produzione agro-alimentare (agro-waste)

Risultato della ricerca:

Il progetto di ricerca inerente la tematica bio-plastica a base di scarti della produzione agroalimentare (agro-waste) si è basato sull’analisi di un nuovo prototipo di plastica rinnovabile e biodegradabile che possa sostituire, innanzitutto, i prodotti monouso in commercio, con la previsione di sostituire i 10 prodotti di plastica monouso che l’Europa propone di eliminare entro il 2021 (cannucce, mescolatori per bevande e aste per palloncini, posate, piatti, tappi per contenitori di bevande, …).

A partire da questa idea è stato inteso realizzare un progetto di ricerca utilizzando farine ottenute da scarti della filiera agroalimentare (foglie, bucce, infiorescenze) che, normalmente, vengono allontanati in fase di lavorazione e che, in realtà, potrebbero rappresentare una fonte di guadagno per i coltivatori e per i produttori

In particolare, il progetto di ricerca ha previsto finora le seguenti fasi:

• Individuazione delle materie prime,
• Verifica delle proprietà chimico-fisiche delle materie prime scelte;
• Estrazione della polvere, mediante vari processi, quali: essiccazione, polverizzazione e setacciatura per l’ottenimento di una polvere;
• Verifica degli agenti reticolanti e plastificanti da inserire e della loro compatibilità con le materie prime,
• Verifica della fattibilità, in termini economici, della produzione della bio-plastica.

Tra le materie prime analizzate, lo scarto degli agrumi ha dato i migliori risultati in particolare, si fa riferimento al reimpiego sostenibile degli scarti provenienti dalla lavorazione industriale degli agrumi, quello che in gergo si chiama pastazzo d’agrumi. La quantità elevata di mono e disaccaridi e di pectine contenute all’interno di queste matrici consente di utilizzarle come possibili strumenti per l’ottenimento di bio-plastica. Partendo da questa idea, sono state realizzate più formulazioni utilizzando la polvere derivata dal pastazzo d’agrumi e aggiungendo agenti plastificanti naturali e reticolanti. Le formulazioni ottenute sono state poi inserite in una pressa idraulica al fine di rappresentare una situazione ideale, quale l’ottenimento di un piatto di bio plastica monouso.

Il prototipo su cui si è basata tutta la ricerca è stato ottenuto grazie all’utilizzo del pastazzo d’agrumi essiccato, macinato e setacciato, che viene poi inserito nella pressa idraulica a caldo. I processi utilizzati per la preparazione del prototipo, ma in ogni caso di tutte le formulazioni sperimentate, sono facilmente scalabili industrialmente ed ecosostenibili; ciò permette di avere un costo di produzione molto basso.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

Il risultato della presente ricerca ha previsto l’utilizzo di fondi universitari pregressi destinati ad attività di ricerca e borse di studio.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

Dai dati riportati in letteratura e dall’analisi dei competitor che hanno già presentato prodotti sul mercato si evince che, per l’ottenimento di una plastica biodegradabile, si utilizzano processi chimici a partire dalle materie prime scelte. Infatti, la valorizzazione degli scarti alimentari e il conseguente mercato della plastica è moto diffuso, ma tutti i prodotti messi in commercio hanno la caratteristica di provenire da materie prime modificate chimicamente.

L’obiettivo del presente progetto di ricerca è quello di utilizzare la materia prima, il pastazzo di agrumi, come tale, cioè di ottenere la farina attraverso i processi di essiccazione, polverizzazione e setacciatura e, in seguito, aggiungere degli agenti plastificanti naturali e reticolanti per ricavare un prodotto che possa essere presentato sul mercato. Così facendo, non si utilizzano processi chimici e macchinari per l’estrazione di materiale per ottenere il prodotto finale, ma si ha una riduzione del consumo di solventi organici, di composti pericolosi, di apparecchiature e di attrezzature che potrebbero avere un effetto rilevante sull’ambiente.

Inoltre, si ha la possibilità di abbattere i costi di produzione, che potrebbero giovare a favore dell’azienda produttrice, e di commercializzazione, che potrebbero giovare a favore del consumatore finale.

Titoli di proprietà intellettuale:

Una delle fasi successive della presente ricerca sarà incentrata sugli aspetti legati alla Proprietà Industriale.

Nello specifico, saranno effettuate opportune ricerche di anteriorità per la stesura e il deposito della domanda per la registrazione di un brevetto e/o marchio relativo la biopolimero ottenuto, in seguito alle attività di ricerca svolte. Sarà valutata la possibilità di estendere il brevetto anche a blend di biopolimeri ottenuti attraverso processi biofermentativi basati su differenti agrowaste.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

Il risultato della ricerca potrebbe avere diverse applicazioni, tutte che vertono su due problemi principali: lo smaltimento del rifiuti derivanti dalla produzione agrumaria e l’utilizzo eccessivo di plastica monouso. Per questo motivo è stata ideata una bio-plastica che possa risolvere questi due problemi. Nello specifico il pastazzo di agrumi, di cui in Italia se ne produce circa 1 milione di tonnellate l’anno, rappresenta un rifiuto ingombrante e un grosso problema per l’intera filiera agrumicola a causa del suoi elevati costi di smaltimento.

La plastica monouso, invece, è stata ultimamente al centro dell’attenzione della Commissione Europea, tanto da proporre nuove norme di portata unionale per i 10 prodotti di plastica monouso che più inquinano le spiagge e i mari d’Europa e che rappresentano il 70% dei rifiuti marini.

L’idea di produrre plastica monouso biodegradabile a base di pasta di agrumi ricade nel campo della green economy, infatti è stata focalizzata l’attenzione sull’eco-innovazione dei sistemi di produzione al fine di raggiungere l’obiettivo di una maggiore sostenibilità ambientale e una migliore eco-efficienza dei processi produttivi. L’obiettivo è quello di operare nel rispetto dell’ambiente, durante le fasi di formulazione, analisi e produzione al fine di garantire, durante tutto il ciclo, una riduzione del rischio ambientale e dell’inquinamento.

Il mercato delle plastiche bio-based e/o biodegradabili è in costante evoluzione; con 4,8 milioni di tonnellate di capacita di produzione nel 2019, le bioplastiche rappresentano circa l’1,7% del mercato mondiale dei polimeri. Il tutto è dovuto a una crescita del consumo di bioplastiche; infatti, negli ultimi tre anni, è stato notato un incremento della produzione di sacchetti ultraleggeri (+200%) e di articoli monouso (+90%).

Tutto ciò è avvenuto dopo l’approvazione della direttiva europea che mette al bando alcuni articoli tra i quali spiccano le stoviglie usa e getta, dove il nostro paese è al primo posto in Europa per consumi e produzione.

Il mercato della bio-plastica in Calabria risulta essere ancora indietro rispetto ad altre regioni d’Italia. Al contrario, il sistema agroalimentare costituisce un comparto chiave per lo sviluppo dell’economia della Calabria, dove rappresenta il comparto economico più importante e l’elemento distintivo delle produzioni regionali. In particolare, in Calabria, nelle aree specializzate, risulta importante e diversificato il ruolo dell’agrumicoltura con più della metà delle clementine prodotte in Italia, più di un terzo delle arance, più di un quarto dei mandarini, la totalità dei bergamotti e dei cedri. Da qui nasce l’idea di utilizzare scarti della lavorazione agrumaria per produrre materiali plastici biodegradabili. L’innovazione, inoltre, deve essere anche in linea con la richiesta del consumatore relativa all’uso di prodotti “green” per una maggiore sostenibilità ambientale. In questo contesto ben si colloca la produzione di bio-plastiche a base di pastazzo di agrumi.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Lo stadio successivo della ricerca sarà concentrato sull’utilizzo di nuovo agenti plastificanti e reticolanti in modo da poter potenziare la resistenza meccanica del prodotto e, quindi, saranno effettuate una serie test e prove che possano convalidare il prototipo per una successiva commercializzazione. Inoltre, si proverà a realizzare ogni tipo di plastica monouso che l’Europa propone di eliminare entro il 2021 quindi seguire una fase di ingegnerizzazione del prototipo necessaria a portare piccole correzioni al progetto iniziale, con l’intento di migliorarne le caratteristiche, ma nel contempo mettere in pratica le soluzioni tecniche migliori.