Plastiche Biodegradabili Prof.ssa Anna Maria MADAIO.

Plastiche Biodegradabili Prof.ssa Anna Maria MADAIO

Sono costituiti da molecole a basso impatto ambientale Sintetici (derivati dal petrolio) Poliesteri Polivinilalcoli (PVA) Naturali (da sorgenti biologiche) Polisaccaridi Proteine Poliesteri da microorganismi FONTE NON RINNOVABILE FONTERINNOVABILE

RISORSE NON RINNOVABILI risorse fossili: carbone, petrolio, uranio. Limitate, definite e destinate ad esaurimento. Non si possono riformare in tempi brevi perch derivano da processi di natura geologica. La maggior parte dei polimeri e delle plastiche industriali sono attualmente prodotte a partire da risorse fossili che non sono rinnovabili. RISORSE RINNOVABILI biomasse: mais, canna da zucchero, microrganismi... Possono riformarsi con una velocit confrontabile con quella del loro sfruttamento.

Polimeri ottenuti da sorgenti naturali rinnovabili, sono spesso biodegradabili e non tossici da produrre Prodotti da sistemi biologici Prodotti da sistemi biologici: Piante, Animali, Microrganismi Sintetizzati chimicamente da molecole di origine biologica: Carboidrati (es. amido) Oli o grassi PolisaccaridiProteine Poliesteri termoplastici (PHA) Bioplastiche Mater-Bi (mais) Solanyl, (bucce di patate),

Biodegradazione aerobica: conversione della sostanza organica in CO 2 e H 2 O Propriet delle sostanze e dei materiali naturali, di origine animale o vegetale, di essere trasformate dai microrganismibatteri, funghi o alghe) in sostanze pi semplici ed essere cos immesse nei cicli naturali. Propriet delle sostanze e dei materiali naturali, di origine animale o vegetale, di essere trasformate dai microrganismi (batteri, funghi o alghe) in sostanze pi semplici ed essere cos immesse nei cicli naturali. Biodegradazione anaerobica: conversione della sostanza organica in CO 2, CH 4 e H 2 O

ORIGINE ANIMALE ORIGINE VEGETALE

la definizione di biodegradabile strettamente legata allambiente e al tempo, cio alle condizioni e al tempo impiegati per portare a termine il processo di biodegradazione. Senza queste specificazioni, il termine biodegradabile diventa vago e non utilizzabile in quanto virtualmente qualunque sostanza organica biodegradabile se non ne viene specificato larco temporale.

OGGETTO/MATERIALE TEMPO DI BIODEGRADABILITA scarti di mela 2 mesi tetrapack 3 mesi quotidiani e riviste 4 12 mesi polistirolo 50 anni fermalattine 450 anni sacchetto di plastica 100 1000 anni piatto di plastica 100 1000 anni bottiglia di plastica 100 1000 anni carta telefonica 1000 anni pannolino usa e getta 450 anni pannolino biodegradabile 1 anno Tempo di biodegradabilita

I concetti di rinnovabilit e biodegradabilit sono diversi e non sempre correlabili fra loro. OrigineBiodegradabilit Esempio di materiali RinnovabileBiodegradabile Poliidrossialcanoati (PHA o PHB e similari) Non-rinnovabileBiodegradabilePolicaprolattone RinnovabileNon-biodegradabile Polietilene da canna da zucchero Non-rinnovabileNon-biodegradabile Polietereterchetone per applicazioni biomediche La rinnovabilit riguarda lorigine del materiale La biodegradabilit riguarda il fine vita, ed in particolare il riciclaggio organico.

Trattamento biologico controllato di rifiuti di plastica biodegradabile in condizioni aerobiche o anaerobiche Trattamento biologico controllato di rifiuti di plastica biodegradabile in condizioni aerobiche o anaerobiche. Degradazione aerobica: in presenza di ossigeno (aria). Degradazione anaerobica : in assenza di ossigeno (aria) e che avviene in discarica e negli impianti di produzione di biogas. Biodegradazione: attivit microbica Idrodegradazione: azione dellacqua Fotodegradazione: azione della luce Decomposizione molecolare dei materiali

E un processo accelerato di trattamento biologico dei rifiuti organici (rifiuti di cucina, avanzi di cibo, erba, ecc.) che avviene negli impianti di compostaggio o in compostiere domestiche, dove i processi naturali di biodegradazione sono ottimizzati con il raggiungimento di alte temperature. I rifiuti organici vengono accumulati negli impianti dove i microrganismi presenti naturalmente nei rifiuti, biodegradano in presenza di aria le sostanze organiche, producendo anidride carbonica, acqua, compost e calore. Il calore prodotto non si disperde facilmente e causa un incremento di temperatura che accelera la reazione di degradazione aria le sostanze organiche, producendo anidride carbonica, acqua, compost e calore. Il calore prodotto non si disperde facilmente e causa un incremento di temperatura che accelera la reazione di degradazione

Il compost un terriccio simile all'humus, la parte fertile del terreno, ricco di sostanze organiche e adatto ad essere usato in agricoltura come ammendante. Il compost migliora la costituzione fisico-meccanica dei suoli e la fertilit, grazie allapporto di sostanza organica.

compostaggio industrale Il compost ottenuto dagli impianti industriali un prodotto commercializzabile ed in quanto tale deve rispondere a specifici criteri di qualit chimico fisica e microbiologico-sanitaria fissati dalla legge. Il compost ottenuto dagli impianti industriali un prodotto commercializzabile ed in quanto tale deve rispondere a specifici criteri di qualit chimico fisica e microbiologico-sanitaria fissati dalla legge. compostaggiodomestico

Imballaggio (packaging) Orticultura Raccolta differenziata Resine per compositi (specie con fibre naturali: materiale interamente biodegradabile) Applicazioni biomediche: materiali biocompatibili (es. protesi) materiali assorbibili (es. sistemi per il rilascio dei medicinali)

"Requisiti per imballaggi recuperabili mediante compostaggio e biodegradazione - Schema di prova e criteri di valutazione per l'accettazione finale degli imballaggi", adottata anche in Italia con la denominazione UNI EN 13432, definisce le caratteristiche degli imballaggi compostabili, ossia che possono essere riciclati attraverso il recupero organico (compostaggio e digestione anaerobica). In questa norma restano esclusi dal campo di applicazione i materiali plastici non usati come imballaggi: plastiche usate in agricoltura, sacchetti per la raccolta dei rifiuti.

Da un punto di vista tecnico la norma UNI EN 14995 permette di coprire un pi ampio numero di applicazioni diverse dallimballaggio. Entrambe le norme sono il pi importante riferimento tecnico per i produttori di materiali, le autorit pubbliche, i compostatori, i certificatori e i consumatori.

Biodegradabilit, ossia la capacit del materiale di essere convertito in anidride carbonica (CO 2 ) grazie ai microrganismi ed in modo analogo a quanto accade ai rifiuti naturali Disintegrabilit, cio la frammentazione e perdita di visibilit nel compost finale (assenza di contaminazione visiva) Assenza di effetti negativi sul processo di compostaggio Metalli pesanti pressoch assenti e assenza di effetti negativi sulla qualit del compost. Assenza di additivi

Ciascuno di questi requisiti necessario per la definizione della compostabilit ma non sufficiente. La compostabilit provata dal contemporaneo soddisfacimento di tutti i requisiti. Ad esempio, un materiale biodegradabile non necessariamente compostabile perch deve anche disintegrarsi durante un ciclo di compostaggio. Daltra parte, un materiale che si frantuma durante un ciclo di compostaggio in pezzi microscopici che non sono per poi totalmente biodegradabili non compostabile.

Enti preposti al rilascio della certificazione di biodegradabilit e compostabilit: VINOTTE, DIN CERTCO per l' Europa BPI WORLD per gli Usa. Con l' ottenimento della certificazione di compostabilit si ha diritto all impiego dei marchi, OK Compost e/o Compostable che possono essere impressi sulle confezioni dei granuli e sulla documentazione pubblicitaria e tecnica che li accompagna

http://www.youtube.com/watch?v=s1bkU _UJPfQ Geo & Geo http://www.video.mediaset.it/video/i ene/puntata/228498/trincia-sacchetti- biodegradabili.html Le Iene

Ecoflex Costituito da poliesteri aromatici ed alifatici Prodotto dalla BASF (Germania) Mater-Bi Amido di mais Poli( -caprolattone) Polivinilalcoli Prodotto dalla Novamont(Italia)

Famiglia di bioplastiche sviluppate da Novamont, biodegradabili e compostabili naturalmente Mater-Bi ottenuto combinando componenti vegetali (amido di mais, di patate o di grano allo stato naturale, circa 85%) con altri polimeri biodegradabili (soprattutto il policaprolattone PCL), ottenuti sia da materie prime di origine rinnovabile, sia da materie prime di origine fossile. TG R Leonardo http://www.youtube.com/watch?v=f7YmJ qMPAG0&feature=player_embedded http://www.youtube.com/watch?v=f7YmJ qMPAG0&feature=player_embedded

Creato attraverso un processo di destrutturazione e di "complessazione" dell'amido con quantit variabili di agenti complessanti biodegradabili. Questi complessi creano un nuovo ordine cristallino aumentando la resistenza all'acqua e cambiando le propriet meccaniche dell'amido originale, senza modificarne la struttura chimica ma potendone graduare le caratteristiche. http://www.materbi.com/ Novamont Novamont http://www.youtube.com/watch?feature= player_embedded&v=644IsFYieo4 http://www.youtube.com/watch?feature= player_embedded&v=644IsFYieo4

Mater-Bi Amilosio20% 80% Amilopectina Blocchi poli(butilene tereftalato) Lenta biodegradazione Lenta biodegradazione POLIESTERE sintetico (copolimero a blocchi alifatici ed aromatici) blocchi poli(butilene adipato) Veloce biodegradazione (PBA) (PBT) AMIDO (da vegetali)

Si presentano in forma di granulo e possono essere lavorati secondo le pi comuni tecnologie di trasformazione, per realizzare prodotti dalle caratteristiche analoghe o migliori rispetto alle plastiche tradizionali, ma perfettamente biodegradabili e compostabili, minimizzando l'impatto ambientale, con resistenza e tenuta del tutto simili alle plastiche tradizionali Si presentano in forma di granulo e possono essere lavorati secondo le pi comuni tecnologie di trasformazione, per realizzare prodotti dalle caratteristiche analoghe o migliori rispetto alle plastiche tradizionali, ma perfettamente biodegradabili e compostabili, minimizzando l'impatto ambientale, con resistenza e tenuta del tutto simili alle plastiche tradizionali. Biodegrada in un periodo pari ad un ciclo di compostaggio (minimo 90% in massimo 180 giorni)

I diversi Mater-Bi sono indicati come gradi e sono identificati ciascuno da un diverso codice. Nellampia famiglia Mater-Bi, i pi recenti gradi di seconda generazione nascono dalla ricerca su materie prime ottenute da olii vegetali. Nel Mater-Bi non vengono impiegati n polimeri non biodegradabili, come il polietilene e il polipropilene, n plastificanti della classe degli ftalati.

I gradi Mater-Bi sono caratterizzati da: - completa biodegradabilit in diversi ambienti, come ad esempio in compostaggio e in suolo (in accordo con la norma europea EN 13432 e con i programmi di certificazione rilasciati da primari enti certificatori internazionali); - lavorabilit con le stesse tecnologie delle plastiche tradizionali e con produttivit simile; - stampabilit con normali inchiostri e tecnologie di stampa, senza bisogno di trattamento corona; - colorabilit in massa con Master-batch biodegradabili; - intrinseca antistaticit; - sterilizzabilit con raggi gamma.

settore agricolo (pacciamatura, legacci) ristorazione (piatti, posate, bicchieri, vassoi), imballaggio (frutta e verdura freschi, muesli, prodotti da forno) accessori, giocattoli biofiller per il settore auto.

Poliestere termoplastico e biodegradabile che si pu sintetizzare a partire dallacido lattico prodotto dalla fermentazione lattica del glucosio, proveniente da fonti rinnovabili, ad opera di alcuni batteri anaerobi. acido piruvico acido lattico glucosio Fermentazione omolattica (produzione industriale) Fermentazione eterolattica: glucosio acido piruvico acido lattico etanolo CO 2

Streptococcus thermophilus microrganismo termofilo (temperatura ottimale di crescita fra i 37 e i 42C). E, insieme a Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, uno dei due componenti della microflora dello yoghurt. Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus : microrganismo termofilo (temperatura ottimale di crescita vicina ai 45C), Lb. acidophilus; Lb. crispatus; Lb. Jensenii; Lb. Jensenii; Lb. helveticus; Lb. salivarius Lb. salivarius.

Condensazione diretta dellacido lattico (sfavorita dalla produzione di acqua) Polimerizzazione a pi fasi (richiede la formazione del dimero - lactide) H2OH2O PLA H2OH2O Acido lattico Lattide ( )n)n Reazione catalizzata

Biomass, corn Lactic acid from Dextrose Condensation process Reduction to monomer Reduction of annually renewable resources Reduce Global Green House Effect A renewable resource such corn is milled, separating starch from the raw material Dextrose turns into lactic acid using a fermentation process Through a special condensation process a cyclic intermediate dimer, referred as lactide is formed Ring opening polymerization of lactide is accomplished with a solvent free melt process A wide variety of products that vary in molecular weight and crystallinity can be produced With the proper infrastructure product made by lactic acid can be recycled back to monomer and into polymer A reduction of annually renewable sources is achieved Carbon dioxide is removed from the atmosphere when growing the feed stock crop and it is returned to the earth when PLA is degraded Purification by distillation Products Packaging, Textiles, Medicine ( )n)n La materia prima per la produzione industriale dellacido polilattico costituita principalmente da carboidrati. Ad oggi, la coltura principalmente utilizzata su larga scala il mais M. L. Tutino Dip.- Chimica Organica e Biochimica Facolt Scienze Biotecnologiche-Napoli

Polimeri biodegradabili : 6 mesi a 2 anni Plastiche convenzionali (PE & PS) : 500 1000 anni (approssimativo) 0 days 33 days 45 days

imballaggi alimentari e non stoviglie materiali per uso agricolo fibre tessili applicazioni biomediche (es. viti per fratture) (es. viti per fratture) chirurgia plastica e ricostruttiva Le prestazioni meccaniche e di resistenza agli agenti termici dei prodotti in PLA sono assolutamente paragonabili a quelle delle plastiche tradizionali Impiegato da oltre 25 anni in chirurgia plastica e ricostruttiva, lAcido L Polilattico un polimero ad alta tollerabilit, biocompatibile e interamente riassorbibile e soprattutto anallergico perch di origine non animale.

Nuovo materiale biodegradabile trasparente, a base di cellulosa. Il principale vantaggio del materiale la facilit di lavorazione con le convenzionali linee di estrusione, che non richiede quindi modifiche agli impianti tradizionali.

Materiale composto da amido derivato dalle patate, termoplastico, mescolato con un polimero sintetico biodegradabile, a cui vanno aggiunti specifici additivi per compensare limmiscibilit dei due componenti.

Produzione di concime Il tempo di decomposizione pu essere di qualche mese in compostaggio contro i 1000 anni richiesti dalle materie plastiche sintetiche derivate dal petrolio I rifiuti possono essere depositati tutti in discarica data la loro rapida biodegradabilit. Il tempo di decomposizione pu essere di qualche mese in compostaggio contro i 1000 anni richiesti dalle materie plastiche sintetiche derivate dal petrolio. Diminuzione dei contenitori dei rifiuti sul territorio (eliminando quelli di carta, vetro e materiale plastico) Minori emissioni di fumi tossici nel caso di incenerimento. Igiene dei contenitori alimentari

Costi pi alti (un sacchetto di Mater-Bi costa 3 centesimi in pi di un sacchetto in PE) Ricorso a risorse non rinnovabili (Ecoflex) o a molecole estraibili da specie adibite ad uso alimentare (Mater-Bi) Difficolt a riconvertire gli impianti per la lavorazione del PE in impianti utili per la lavorazione delle bioplastiche Caratteristiche tecniche che conferiscono una versatilit minore rispetto ai sacchetti di PE Riduzione di disponibilit di derrate alimentari, se prodotte a partire da prodotti agricoli come il granturco ecc. La coltivazione sottrae terreni prima destinati alle colture per il consumo umano e pertanto contribuiscono alla crisi globale dei prezzi alimentari. La totale biodegradabilit pu verificarsi solo quando questi materiali sono smaltiti correttamente in un sito di compostaggio

Poliidrossialcanoato ricavato dalla barbabietola da zucchero, e non da oli o amido di cereali e derivati, capace di biodegradarsi completamente in acqua a temperatura ambiente. Questo risultato viene da una ricerca tutta italiana, avviata nel 2007, condotta da Bio on e da Co.pro.bi, Cooperativa produttori bieticoli

Possibili fonti Scarti dalla lavorazione di: Frutta Ortaggi Prodotti caseari

Riduzione del volume degli scarti Riutilizzo di sostanze ad alto valore salutistico e nutrizionale (fibre, vitamine, proteine nobili) Edibilit (Film edibili per proteggere alimenti)

Film polisaccaridici offrono una migliore barriera allO2 Film lipidici offrono una migliore barriera al vapore acqueo Film proteici offrono una migliore barriera alla CO2 ed esibiscono buone propriet meccaniche

RETICOLANTE RETICOLANTE Transglutaminasi Polisaccaridi + Proteine del siero di latte Network Film idrocolloidale con propriet barriera alla CO 2, allO 2 e con buone propriet meccaniche

Materiale plastico biodegradabile dagli scarti della lavorazione industriale dei pomodori (bucce) (B. Nicolais, M. Malinconico- CNR-ICB Pozzuoli )

Scarto del Finocchio: (il 30% del raccolto rappresenta il valore medio di scarto della lavorazione) (rappresenta il 70% dei reflui delle industrie casearie) Siero di latte: (rappresenta il 70% dei reflui delle industrie casearie) Bioplastica! http://www.youtube.com/watch?v=f33RO ADn0ik&feature=player_embedded (L. Mariniello, Facolt di Agraria- Napoli) PolisaccaridiProteine

Omogenati di fragola, albicocca, finocchio, albedo di pompelmo Proteine della soia Proteine del siero di latte Ovalbumina Faseolina BIOPLASTICHE Polisaccaridi Proteine

Sequenza delle operazioni

t0 t21 t7 Siero di latte e finocchio Siero di latte e fragole Siero di latte e albicocche

1) http://www.pslc.ws/italian/index.htm http://www.pslc.ws/italian/index.htm 2) http://www.novamont.com/default.asp?id=421 http://www.novamont.com/default.asp?id=421 3) http://www.bioplastica.it/ http://www.bioplastica.it/ 4) http://www.fedoa.unina.it/134/1/giosafatto_tesi_dottorato.pdf http://www.fedoa.unina.it/134/1/giosafatto_tesi_dottorato.pdf 5) http://www.ilfattoalimentare.it/bioplastica-bucce-pomodoro-scarti.html http://www.ilfattoalimentare.it/bioplastica-bucce-pomodoro-scarti.html 6) http://www.teatronaturale.it/tracce/ambiente/4585-plastica- biodegradabile-dagli-scarti-della-lavorazione-industriale-dei- pomodori.htm http://www.teatronaturale.it/tracce/ambiente/4585-plastica- biodegradabile-dagli-scarti-della-lavorazione-industriale-dei- pomodori.htm

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