Plastica, addio: arriva l’alternativa biodegradabile che diventa più forte a contatto con l’acqua

L’inquinamento da plastica si sta rivelando una delle principali emergenze ambientali di questi anni. E non è un caso: si tratta di un materiale resistente e non idrosolubile, caratteristiche che la rendono perfetta per una moltitudine di applicazioni industriali, ma che al contempo impediscono alla natura di eliminarla con i suoi metodi tradizionali. Per questo, si accumula un po’ ovunque: nel suolo, nei mari, e persino negli organismi viventi. Trovare un’alternativa non è facile, ma due ricercatori dell’Institute for Bioengineering of Catalonia (Ibec) pensano di esserci riusciti: la loro ultima invenzione – presentata su Nature communications – è infatti un materiale biodegradabile che invece di sciogliersi, a contatto con l’acqua diventa ancora più resistente.

L’intuizione dalla natura

“Per oltre un secolo abbiamo dato per scontato che per resistere all’ambiente i materiali dovessero diventare inerti”, spiega Javier G. Fernández, professore dell’Ibec e coautore dello studio. “Questa ricerca dimostra l'opposto: i materiali possono prosperare interagendo con l'ambiente circostante, anziché isolarsi da esso”.

A dare il la alla ricerca – racconta – è stata un’osservazione arrivata praticamente per caso, studiando il comportamento delle zanne di un verme marino (Nereis virens), che, private dello zinco, si idratano e diventano molli una volta a contatto con l’acqua. I metalli – hanno ragionato i due ricercatori – sembrano quindi svolgere un ruolo fondamentale nella capacità di resistere all’acqua di materiali biologici come la chitina che compone le zanne dei vermi marini.

Ispirati dall’intuizione, i ricercatori hanno iniziato a lavorare sul chitosano – un materiale derivato dalla chitina – per vedere se fosse possibile modificarne la resistenza e il modo in cui interagisce con l’acqua modulando la quantità di metalli presenti al suo interno. Hanno deciso di agire sul nichel, un metallo naturalmente presente in tracce nella chitina, incorporandone alcuni ioni nella struttura del chitosano. Il risultato è un materiale “bio-integrato” dove l'acqua non è più un nemico che degrada, ma un componente strutturale attivo. Una volta bagnato, il materiale aumenta infatti la sua forza del 50%, superando in prestazioni molte plastiche commerciali.

Un ciclo produttivo a zero rifiuti

Oltre alla performance del nuovo materiale, a rendere interessante la scoperta è il processo produttivo sviluppato dai suoi autori. La produzione avviene infatti con zero scarti: il nichel utilizzato che non si lega alla struttura viene recuperato completamente dall'acqua di immersione e riutilizzato per il lotto successivo, in un ciclo chiuso perfetto che non produce sprechi o rifiuti. La materia prima da cui inizia il processo è inoltre virtualmente infinita: ogni anno la natura produce circa 100 miliardi di tonnellate di chitina, l'equivalente di tre secoli di produzione di plastica globale. E ne esistono moltissime fonti, come gusci di gamberi, funghi e rifiuti biologici di vario tipo, che rendono possibile una produzione a chilometro zero più o meno ovunque. “La chiave è adattarsi alle fonti locali”, sottolinea Akshayakumar Kompa, ricercatore dell’Ibec e coautore dello studio. “Il nostro obiettivo è integrare la produzione di questi materiali nell'ecosistema locale, utilizzando qualsiasi forma di chitosano sia disponibile nelle vicinanze”.

Dagli imballaggi alla medicina

Le applicazioni immediate del nuovo materiale sono già moltissime: basta pensare a quanti oggetti in plastica vengono usati in contesti umidi – dalle attrezzature per la pesca alle reti per l'agricoltura, fino alle bottiglie e ai contenitori per liquidi – un materiale biodegradabile che si fortifica con l'acqua rappresenta un’alternativa appetibile in una miriade di campi diversi. Chitosano e nichel sono inoltre entrambi materiali già utilizzati in campo medico, cosa che rende facile immaginare lo sviluppo di nuovi dispositivi sanitari con il nuovo materiale. E i ricercatori hanno già dimostrato che è possibile utilizzarlo per produrre contenitori ermetici, che potrebbero quindi trovare utilizzo nel campo del packaging alimentare, e non solo.

Lo sviluppo di questa nuova scoperta, comunque, ha appena mosso i primi passi. I ricercatori spiegano che ora sarà la volta di testare altre materie prime e altri metalli, per individuare le combinazioni più promettenti e aprire la strada a nuovi utilizzi industriali. “Questo è stato soltanto il primo studio – conclude Fernández – ora che sappiamo che questo effetto esiste, sia noi che altri gruppi potremo cercare nuovi materiali e nuove strade per svilupparli”.