- I ricercatori della Flinders University e della società di biotecnologia tedesca one • five hanno creato un rivestimento a base di alghe progettato per sostituire la plastica utilizzata negli imballaggi per il fast food.
- Molti contenitori e involucri per alimenti contengono plastiche nocive derivate da combustibili fossili che non si biodegradano. Esse si rompono in microplastiche che inquinano l'ambiente e danneggiano gli ecosistemi marini.
- Nelle Filippine, il ricercatore Denxybel Montinola ha sviluppato un altro tipo di pellicola naturale dal mango e dalle alghe che spera di far entrare in commercio quest'anno.
- Lo sviluppo di bioplastiche e rivestimenti a base di alghe potrebbe accrescere i mezzi di sussistenza degli agricoltori di alghe che beneficerebbero di un settore industriale che li aiuterebbe a nutrire le loro famiglie e mandare i figli a scuola.
Le alghe, nome generico usato per descrivere diversi tipi di piante marine presenti in diversi corpi idrici, non solo forniscono cibo e riparo agli animali marini, ma possono anche aiutare a risolvere il problema dell’inquinamento della plastica. I ricercatori della Flinders University in Australia e dell’impresa tedesca di biomateriali one • fıve hanno sviluppato un nuovo materiale di rivestimento non inquinante a base di alghe “progettato per sostituire i tradizionali rivestimenti in plastica a base fossile utilizzati nelle confezioni dei fast food resistenti ai grassi.”
L’iniziativa ha lo scopo di trasformare la produzione delle confezioni e della plastica a livello globale, riducendo significativamente la dipendenza dall’inquinante plastica convenzionale, secondo il comunicato stampa della Flinders University.
Il materiale utilizzato per avvolgere hamburger e patatine fritte dei fast food è tipicamente laminato con un sottile strato di plastica per renderlo resistente ai grassi, ma questo pone un problema a livello di riciclaggio, in quanto questo strato è tipicamente costituito da polimeri sintetici, derivati dal petrolio, come polietilene o polipropilene. Questo materiale non è biodegradabile e si frammenta in pezzi più piccoli chiamati microplastiche.
I ricercatori di one • fıve e Flinders hanno sviluppato un’alternativa: un rivestimento a base di alghe che non è composto da polimeri sintetici, che si adatta agli obiettivi delle recenti proposte di revisione delle norme UE per gli imballaggi e i rifiuti. Gli obiettivi principali delle norme proposte sono la riduzione della produzione di rifiuti dovuti all’imballaggio, per aumentare il riciclaggio di alta qualità a “circuito chiuso”, ridurre la necessità di risorse naturali primarie e creare un mercato ben funzionante per le materie prime secondarie che aumenterà l’utilizzo di plastica riciclata.
Affinché le materie plastiche biodegradabili e compostabili abbiano un impatto ambientale positivo devono soddisfare una serie di condizioni. In primo luogo, la biomassa utilizzata per produrre materie plastiche deve essere di origine sostenibile. In secondo luogo, la plastica biodegradabile deve essere utilizzata con cautela, e non usata come scusa per sporcare. Infine, le materie plastiche compostabili industrialmente saranno consentite solo per alcuni prodotti e dovrebbero essere utilizzate solo quando hanno benefici ambientali, non influenzano negativamente la qualità del compost e in presenza di un adeguato sistema di raccolta e trattamento dei rifiuti organici.
Secondo Zhongfan Jia, ricercatore principale del Flinders Institute for Nanoscale Science and Technology, il materiale di rivestimento a base di alghe da loro sviluppato utilizza polimeri naturali invece che prodotti a base di combustibili fossili. Al contrario dei polimeri sintetici, quelli naturali si trovano in natura e vengono estratti da piante o animali. Il nuovo materiale di rivestimento è derivato da alginato di sodio, che è ottenuto da alghe brune e tipicamente utilizzato come agente addensante, gelificante, emulsionante, stabilizzante che migliora inoltre la consistenza del prodotto.
Come ha spiegato Jia, gli estratti di alghe hanno una struttura simile alle fibre naturali da cui viene prodotta la carta: sono state apportate semplici modifiche chimiche per migliorare le proprietà resistenti al grasso e all’olio al fine di conservare il cibo per un certo periodo di tempo.
“Sostanzialmente, apportiamo semplici modifiche mantenendo le proprietà biodegradabili o biocompatibili del polimero di alghe solo per ottenere ulteriori proprietà”, ha detto Jia. “Quindi teoricamente non dovremmo avere problemi a riciclare questo polimero per produrre carta, poiché ha una struttura molto simile alla carta artigianale.”
Anche se il materiale per la formulazione del rivestimento è costituito da polimeri naturali estratti da alghe marine originarie della costa dell’Australia meridionale, Jia sostiene che è anche possibile che altri paesi adottino questa tecnologia.
“[Se] saremo in grado di estrar[lo] qui, non avremo bisogno di importare le alghe da qualche altra parte, ma questo non significa che [quelle alghe] non possano essere utilizzate altrove”, ha detto Jia. “Coltivare l’alga ed estrarne il polimero ha senso solo se [altri] trovano la loro funzione”.
In diversi Paesi, le alghe vengono utilizzate in maniere diverse. In Giappone, Corea e Cina, le alghe sono utilizzate come cibo per gli esseri umani: fresche, secche o come ingrediente in alimenti preparati. In Indonesia, sono usate nella fabbricazione di tazze commestibili e di involucri alimentari, fra le altre cose, per affrontare il problema dei rifiuti di plastica. Possono anche essere utilizzate per scopi industriali estraendo alginato, agar e carragenina, che sono agenti addensanti e gelificanti.
Alghe e bioplastica nelle Filippine
Nelle Filippine, uno dei principali produttori mondiali di piante acquatiche, i ricercatori stanno sviluppando nuove soluzioni al problema degli involucri di plastica, oltre a molti altri usi delle alghe. Dagli anni ’70, la coltivazione commerciale delle alghe è diventata una delle più importanti imprese costiere delle Filippine, e dà sostentamento a più di 200.000 famiglie. In particolare, è apprezzata per la carragenina, un additivo simile alla gelatina usato come addensante e stabilizzante per molti prodotti alimentari e cosmetici come la panna montata, il latte al cioccolato e il gelato.
Nel 2019, un filippino di nome Denxybel Montinola è salito agli onori della cronaca sviluppando una pellicola di bioplastica utilizzando mango e alghe, entrambe materie prime abbondanti nel Paese. Ha presentato la sua invenzione al concorso DOST-BPI Science Awards 2019 ed è stato uno dei 30 eccezionali studenti universitari che hanno ricevuto un premio per le loro ricerche e innovazioni scientifiche.
“Le alghe crescono molto velocemente, quindi possiamo usarle in modo sicuro e sostenibile. Al giorno d’oggi siamo molto attenti alla sostenibilità, quindi vogliamo usare una materia prima che non danneggi l’ambiente, e questa è l’alga”, ha dichiarato Montinola a Mongabay.
Le alghe sono “produttori primari”, nel senso che ottengono energia dalla luce solare e materiali necessari da fonti non viventi, e crescono rapidamente, circa 30-60 volte più velocemente delle piante terrestri.
Il mango, frutto nazionale delle Filippine, è il terzo frutto più raccolto del Paese: nel 2015, il Paese si è classificato al settimo posto nelle esportazioni di mango fresco e secco.
Come ha spiegato Montinola, la bioplastica da lui sviluppata è realizzata elaborando le materie prime per estrarre i suoi polimeri: la carragenina dalle alghe e la pectina dalle bucce di mango. Questi polimeri sono stati combinati senza utilizzare un plastificante, che è un componente artificiale per rendere il materiale elastico come quelli a base di petrolio, che risulta quindi biodegradabile.
“Nel caso della mia invenzione, se si immerge la bioplastica in acqua si dissolve completamente nella sua materia prima, che sono solo i polimeri delle alghe e delle bucce di mango. Quindi non si trasforma in microplastiche, come le tradizionali plastiche a base di petrolio”, ha detto Montinola.
Secondo Montinola, questa invenzione utilizza una risorsa che altrimenti andrebbe sprecata poiché le bucce di mango sono un sottoprodotto della produzione di mango. Usarle piuttosto che lasciarle marcire può offrire una fonte di reddito aggiuntiva per gli agricoltori se la produzione di bioplastica di mango-alghe avverrà su larga scala.
Anche Montinola concorda che sarebbe possibile per altri Paesi adottare la sua tecnologia, a seconda della loro capacità di produrre o procurarsi le materie prime necessarie.
“Se il Paese non produce mango o alghe, si potrà provare a utilizzare altre materie prime… L’alga è un prodotto resistente che può crescere tanto in climi tropicali o freddi. Quindi penso che sia davvero una buona idea iniziare con le alghe come base del biofilm”, ha detto Montinola.
La messa in commercio di bioplastiche a base di alghe
I materiali di biorivestimento per involucri di fast food sviluppati dalla Flinders University e one • fıve sono destinati all’uso commerciale. Tuttavia, secondo Jia, la produzione di volumi industrialmente rilevanti del rivestimento polimerico naturale è ancora in fase di elaborazione.
“Stiamo cercando di creare un prodotto che possa essere adattato all’attuale linea di produzione del settore. Questo renderebbe la commercializzazione più veloce ed economica perché non sarebbe necessario costruire nuove fabbriche”, ha affermato Jia.
La fase di ricerca è finita e l’invenzione funziona a livello di laboratorio, ha detto Jia. La fase successiva consisterà nel testare la sicurezza di questo rivestimento per assicurarsi che soddisfi le normative per i materiali a contatto con gli alimenti (FCM), cioè dei materiali che vengono a contatto con gli alimenti prima del consumo, compresi pacchetti e contenitori. Essi devono essere conformi alle normative al fine di garantire un elevato livello di sicurezza alimentare.
“Devono essere prese ulteriori [misure] di sicurezza per soddisfare i requisiti locali per diversi Paesi con normative diverse, quindi il prodotto avrà bisogno di tempo prima di entrare finalmente in commercio”, ha detto Jia.
Allo stesso modo, nel caso della pellicola bioplastica di Montinola, l’obiettivo è renderlo pronto per il mercato. Tuttavia, ci sono ostacoli da affrontare, come l’indisponibilità di finanziamenti e problemi tecnici nella produzione della bioplastica rispetto alla plastica tradizionale a base di petrolio.
“Le materie plastiche tradizionali utilizzano estrusori per creare sacchetti di plastica monouso, ma non sappiamo ancora se potremo utilizzare lo stesso materiale o processo di produzione nel caso della bioplastica”, ha affermato Montinola.
Nel momento in cui questo articolo è stato scritto, Montinola prevede di dare il via al progetto quest’anno con l’obiettivo di commercializzare il prodotto. Oltre a fornire alternative sostenibili alla plastica convenzionale, la produzione di questi rivestimenti e biofilm potrebbe anche contribuire a creare mezzi di sussistenza.
“Penso che creeremo nuove opportunità per gli agricoltori che coltivano alghe”, ha affermato Montinola. “Inoltre, penso che potremmo creare una nuova industria di produzione di bioplastica”.
L’utilizzo di alghe per rivestimenti e pellicole bioplastiche disponibili in commercio potrebbe spingere l’industria a estrarre più polimeri, cosa che comporterebbe un aumento della domanda di alghe.
“Se l’industria ha bisogno di più polimeri dalle alghe, spingerà gli agricoltori a coltivarle. Quindi ha un effetto a catena”, afferma Jia.
La coltivazione di alghe nell’isola di Palawan delle Filippine non ha soltanto contribuito a elevare la condizione socio-economica delle famiglie, ma ha anche costruito un senso di comunità. Ha rafforzato lo status delle donne che si dedicano alla coltivazione delle alghe, consentendo loro di contribuire al sostentamento della famiglia e a pagare la scuola dei figli. I coltivatori di alghe svolgono anche un ruolo importante nella protezione della vita marina: per questa ragione Montinola ha chiesto al governo di rendere i finanziamenti più accessibili agli innovatori.
“Per i giovani, siamo nell’era dei social media. Ci sono problemi davvero importanti da risolvere, e penso che a volte dovremmo concentrarci su di essi, e amplificare le voci dei giovani innovatori e dei giovani attivisti per cambiare davvero il mondo”, ha detto Montinola.
Foto del banner: Raccolta di alghe nelle Filippine. Foto di ILCP (IDB) via Flickr (CC BY-NC-SA 2.0).
Citazione:
Philippines Department of Agriculture. (2018). Philippine Mango Industry Roadmap 2017-2022. Retrieved from https://www.da.gov.ph/wp-content/uploads/2019/06/Philippine-Mango-Industry-Roadmap-2017-2022.pdf
Articolo originale: https://news.mongabay.com/2023/01/innovators-develop-seaweed-based-alternatives-to-plastic-food-wrappers/