IT202000021085A1

IT202000021085A1 - Bioplastica C2C

Info

Publication number: IT202000021085A1
Application number: IT102020000021085A
Authority: IT
Inventors: Prete Salvatore Del; Antonella Violano; Daniela Marasco
Original assignee: Service Biotech S R L
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2020-12-09

Description

Descrizione

Titolo: Bioplastiche C2C

Ambito dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce alla creazione di una bio-plastica, composta da materiali biologici, a basso impatto ambientale e a basso contenuto di glicerolo compreso tra 0,1% e il 9%.

Stato della tecnica nota

Le bioplastiche rappresentano una piccola parte della famiglia delle plastiche e hanno avuto un significativo tasso di crescita negli ultimi anni. Con il termine si intende tutto l?insieme delle plastiche di origine rinnovabile e quelle biodegradabili e compostabili presenti oggi sul mercato. Sono materiali che costituiscono un complemento e un arricchimento dell?offerta globale in quanto apportano nuove funzionalit? e applicazioni. ? successo per? che nel passaggio dal contesto tecnico-scientifico a quello di mercato il reale significato del suffisso ?bio? non ? stato chiarito di volta involta, quindi sotto questo ampio cappello si trovano oggi aggregati materiali di tipo molto diverso. Cerchiamo allora di fare un po? di chiarezza. Il termine ?bioplastica? ? impiegato in diversi contesti con almeno tre significati diversi:

?Bio? come origine delle materie prime impiegate

Presenza di una funzionalit? ?bio?: biodegradabilit?

Presenza di una funzionalit? ?bio?: biocompatibilit?

?Bio? come origine delle materie prime impiegate. Nel primo caso il prefisso ?bio? posto prima della parola ?plastica? o della parola ?polimero? pu? indicare l?origine rinnovabile delle materie prime. In tal caso con bioplastica o biopolimero si intendono quelli ottenuti totalmente o in parte a partire da materie prime rinnovabili, invece che fossili, per esempio, da materie prime di origine vegetale invece che dagli scarti della lavorazione del petrolio. Vi sono poi biopolimeri di sintesi, cio? ricavati mediante polimerizzazione all?interno di impianti chimici a partire da monomeri ricavati da fonti rinnovabili; e vi sono biopolimeri naturali, ovvero sintetizzati direttamente dagli organismi viventi, quali piante, animali, alghe, microorganismi e poi estratti dall?uomo per lo sfruttamento industriale. Un esempio di biopolimero (o di bioplastica) di sintesi ? il ?bio-polietilene? che viene ottenuto a partire dal monomero etilene, ricavato non dal petrolio, ma a partire da sostanze di origine vegetale (ad esempio da canna da zucchero), mediante diversi stadi di trasformazione, fra i quali anche processi fermentativi. Un altro biopolimero ottenuto in modo analogo ? l?acido polilattico (PLA): dall?amido di mais si ottiene il destrosio che viene fermentato per dare acido lattico; quest?ultimo viene convertito in dilattide o a sua volta polimerizzato in un impianto chimico, idoneo all?ottenimento di poliesteri. ? interessante notare che il primo non ? biodegradabile (essendo del tutto identico al polietilene di origine petrolchimica), mentre il secondo ? biodegradabile. Nel primo caso ci troviamo di fronte a una innovazione di processo, mentre nel secondo caso a una innovazione di prodotto. Un esempio di biopolimero naturale ? l?amido, un altro ? la cellulosa, prodotti entrambi dalle piante. Questi biopolimeri vengono estratti dalle fonti vegetali mediante processi fisici e possono essere sfruttati industrialmente sia nella forma in cui sono stati estratti che dopo modifica chimica. Nel primo caso si parla di amidi e cellulose non chimicamente modificati. Nel secondo caso si parla dei loro composti (es. acetato di cellulosa) oppure di amidi e cellulose funzionalizzate. Ad esempio amidi e cellulose, mediante reazione con acidi organici o loro anidridi danno i corrispondenti esteri: l?acetato di cellulosa ? un tipico esempio di modifica di un biopolimero naturale. ? interessante notare che i biopolimeri naturali sono biodegradabili, mentre le modifiche chimiche possono portare a una non-biodegradabilit? (ad esempio l?acetato di cellulosa, in funzione del grado di sostituzione). Amidi e cellulose vengono utilizzate anche all?interno di formulazioni di materie plastiche. Un caso particolare ? quello della famiglia dei poliidrossialcanoati: si tratta di polimeri sintetizzati da particolari ceppi di microorganismi, nell?ambito di processi biotecnologici, in cui tali microorganismi, in condizioni controllate e opportunamente alimentati incrementano la produzione di polimero (poliid0rossialcanoato) al loro interno. Il substrato vivente viene poi distrutto per estrarre e purificare il polimero ottenuto; la produzione di questo polimero ? un esempio di applicazione delle biotecnologie. Presenza di una funzionalit? ?bio?: biodegradabilit? In questo caso il prefisso ?bio? indica una propriet? del polimero o della plastica, cio? la capacit? di biodegradare. I biopolimeri e le bioplastiche cos? intesi sono quelli che si impiegano per applicazioni nelle quali questa propriet? rappresenta un vantaggio funzionale. Un esempio importante ? quello delle bio- plastiche impiegate per la produzione di manufatti compostabili, cio? destinati a essere recuperati mediante riciclo organico (compostaggio). In questa accezione il termine bioplastica (o biopolimero) vuole dunque segnalare la presenza di una propriet? importante alla fine del ciclo di vita di un manufatto, cio? quando questo diventa un rifiuto. Presenza di una funzionalit? ?bio?: biocompatibilit? In ambito medico e chirurgico il prefisso ?bio? identifica invece una plastica o un polimero idonei a venire a contatto con i fluidi e i tessuti del corpo umano senza procurare danni o rigetto. In questo caso non si considera l?origine delle materie prime e anche la capacit? di biodegradare ? richiesta solo in alcuni casi e in altri no. Se il biopolimero deve biodegradare nel corpo umano, si parla di polimeri bioadsorbibili. Se invece deve resistere a lungo, si parla semplicemente di biocompatibilit?. A livello industriale sono oggi presenti plastiche/polimeriche possiedono una o pi? delle tre caratteristiche ?bio? descritte. Biodegradabilit? vs Rinnovabilit?. C?? da fare inoltre un altro importante distinguo. Le sostanze organiche naturali sono intrinsecamente biodegradabili. Tuttavia modifiche chimiche o miscelazione con componenti non biodegradabili, possono sopprimere questa potenzialit? a dispetto dell?origine da sostanze naturali. Pertanto, la propriet? funzionale, cio? la capacit? di biodegradare di un biopolimero/bioplastica non ? necessariamente correlata alla sua origine rinnovabile. Infatti la capacit? di biodegradare dipende dalla composizione e dalla struttura molecolare e non dall?origine delle materie prime impiegate per ottenere tali composizione e struttura. L?origine rinnovabile e la biodegradabilit? sono dunque caratteristiche diverse e si misurano con metodiche distinte e non interscambiabili. Attualmente sono in commercio bioplastiche con quantitativi di glicerolo superiori al 10% o con formulazioni di glicerolo miste tra di-gliceroli e tri-gliceroli e glicerolo semplice. Queste plastiche cos? costituite hanno un forte impatto ambientale data la tossicit? del glicerolo quando ? presente in alte concentrazioni. Il prodotto cos? da noi costruito, ha l?intenzione di essere totalmente biologica, biocompatibile, bioassorbibile00 e compatibile con il concetto del cradle to cradle, ovvero riutilizzo del prodotto di scarto.

Sintesi dell'invenzione

Il mix ? composto da: Amido di mais, patata o tapioca e sale, fase solida e una fase liquida composta da glicerolo, acqua e aceto di vino. Il glicerolo in basse concentrazione riduce significativamente l?impatto ambientale della plastica-bio cos? costruita; quantitativo di glicerolo tra 0,1% e il 9% in cui la componente principale ? l?amido di mais, tapioca o patata. attualmente tutte le plastiche biocompatibili presentano un quantitativo di glicerolo superiore al 10 % e reintroducibile nel ciclo biologico, secondo l?approccio Cradle to Cradle

Esempi di utilizzo industriale:

Abbiamo effettuato la realizzazione di un prototipo a forma di cilindro simile ai siliconi, che rispecchia le propriet? di ecosostenibilit?, quindi di biodegradabilit? e di biocompatibilit?; Il preparato ? in forma liquida ed ? un mix composto di due fasi una liquida e una solida mescolate e poi cotte/sterilizzate in autoclave o con calore ad induzione su piastre magnetiche. La fase liquida ? composta da aceto di vino, acqua e glicerolo in minima parte, mentre la fase solida ? composta da sale e amido di mais, tapioca o patata, le due fasi sono mixate a freddo. Il mix cos? formato ? poi cotto con cicli termici definiti 120?C per 20? e 60?C per 20? per un numero di volte da 2 a varie volte. Il composto mix cos? preparato presenta una struttura liquido gelatinosa adattabile a qualsiasi forma e simile al silicone.

Claims

Rivendicazioni

1. Una bioplastica, ecosostenibile e costituita da una percentuale di glicerolo tra lo 0,1% e il 9%, e formata da amidi di mais e patata, sale e aceto di vino, con basse quantit? di acqua adattabile a qualsiasi forma.

2. Una bioplastica come nella rivendicazione 1 formata da due fasi una liquida e una solida,

3. Una bioplastica come in tutte le rivendicazioni che assume la forma desiderata secondo la necessit? di uso da farsi.

4. Una bioplastica come nelle rivendicazioni precedenti costituita da amido di tapioca.

5. Una bioplastica come in tutte le rivendicazioni che costituisce sia elemento libero che elemento di collante per altri supporti ecosostenibili.

6. Un metodo di preparazione di una bioplastica mixata a freddo cotta con cicli termici definiti 120?C per 20? e 60?C per 20? per un numero di volte da 2 a varie volte.