Le microplastiche, minuscole particelle di plastica che ormai sono dappertutto nell’aria, nell’acqua e nel suolo e nel flusso sanguigno di animali e persone, sono ormai sempre più riconosciute come una grave minaccia di inquinamento e sono state trovate in tutto il mondo. Alcune di queste microplastiche vengono aggiunte intenzionalmente a molti prodotti come prodotti chimici per l’agricoltura, vernici, cosmetici e detergenti, che l’European Chemicals Agency stima in 50.000 tonnellate all’anno nella sola Unione europea. Per questo l’Ue ha già dichiarato che queste microplastiche aggiunte e non biodegradabili devono essere eliminate entro il 2025, quindi è aperta la ricerca di sostituti adeguati, che al momento non esistono per tutti i prodotti.
Ma ora, lo studio “Microencapsulation of High-Content Actives Using Biodegradable Silk Materials”, pubblicato su Small da un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della multinazionale tedesca BASF illustra un sistema basato sulla seta che «Potrebbe fornire un sostituto economico e di facile fabbricazione».
Al MIT spiegano che «Le microplastiche ampiamente utilizzate nei prodotti industriali generalmente proteggono uno o più ingredienti attivi specifici dalla degradazione dell’esposizione all’aria o all’umidità, fino al momento in cui sono necessari. Forniscono un lento rilascio del principio attivo per un periodo di tempo mirato e riducono al minimo gli effetti negativi sull’ambiente circostante. Ad esempio, le vitamine vengono spesso fornite sotto forma di microcapsule confezionate in una pillola o capsula e i pesticidi e gli erbicidi sono avvolti in modo simile. Ma i materiali utilizzati oggi per tale microincapsulamento sono plastiche che persistono nell’ambiente per lungo tempo. Finora, non è stato disponibile alcun sostituto pratico ed economico che si biodegraderebbe naturalmente».
Uno degli autori dello studio, Benedetto Marelli del Department of civil and environmental engineering del MIT, aggiunge che «Gran parte del carico delle microplastiche ambientali deriva da altre fonti, come il degrado nel tempo di oggetti di plastica più grandi come bottiglie e imballaggi e dall’usura degli pneumatici delle auto. Ognuna di queste fonti potrebbe richiedere il proprio tipo di soluzioni per ridurne la diffusione. L’European Chemicals Agency ha stimato che le microplastiche aggiunte intenzionalmente rappresentano circa il 10-15% della quantità totale nell’ambiente, ma questa fonte potrebbe essere relativamente facile da affrontare utilizzando questo sostituto biodegradabile basato sulla natura. Non possiamo risolvere l’intero problema delle microplastiche con un’unica soluzione adatta a tutte. Il 10% di una grande cifra è ancora un grande numero. … Risolveremo il cambiamento climatico e l’inquinamento del mondo a un 1% alla volta».
La principale auitrice dello studio, Muchun Liu, anche lei del Department of civil and environmental engineering del MIT, evidenzia che «A differenza dei fili di seta di alta qualità utilizzati per realizzare tessuti pregiati, la proteina della seta utilizzata nel nuovo materiale alternativo è ampiamente disponibile e meno costosa. Mentre i bozzoli di bachi da seta devono essere svolti con cura per produrre i fili sottili necessari per il tessuto, per fare questo uso possono essere utilizzati bozzoli di qualità non tessile e le fibre di seta possono essere semplicemente disciolte utilizzando un processo scalabile a base d’acqua. L’elaborazione è così semplice e sintonizzabile che il materiale risultante può essere adattato per funzionare con le apparecchiature di produzione esistenti, fornendo potenzialmente una semplice soluzione “drop in” utilizzando le fabbriche esistenti. La seta è riconosciuta come sicura per il cibo o per uso medico, poiché non è tossica e si degrada naturalmente nel corpo. Nei test di laboratorio, i ricercatori hanno dimostrato che il materiale di rivestimento a base di seta potrebbe essere utilizzato nelle apparecchiature di produzione standard a spruzzo esistenti per realizzare un prodotto erbicida microincapsulato solubile in acqua standard, che è stato poi testato in una serra su un raccolto di mais. Il test ha dimostrato che funzionava anche meglio di un prodotto commerciale esistente, infliggendo meno danni alle piante».
Marelli aggiunge: «Mentre altri team hanno proposto materiali di incapsulamento degradabili che potrebbero funzionare su piccola scala di laboratorio, c’è una forte necessità di ottenere l’incapsulamento di principi attivi ad alto contenuto per aprire la porta all’uso commerciale. L’unico modo per avere un impatto è dove possiamo non solo sostituire un polimero sintetico con una controparte biodegradabile, ma anche ottenere prestazioni uguali, se non migliori».
La Liu spiega che «Il segreto per rendere il materiale compatibile con le apparecchiature esistenti, sta nella sintonizzabilità del materiale in seta. Regolando con precisione la disposizione delle catene polimeriche dei materiali in seta e aggiungendo un tensioattivo, è possibile mettere a punto le proprietà dei rivestimenti risultanti una volta che si asciugano e si induriscono. Il materiale può essere idrofobo (idrorepellente) anche se è realizzato e lavorato in una soluzione acquosa, oppure può essere idrofilo (attraente l’acqua), o una qualsiasi altra via di mezzo, e per una data applicazione può essere realizzato per adattarsi al caratteristiche del materiale che viene utilizzato per sostituire».
Per arrivare a una soluzione pratica, il team della Liu ha dovuto sviluppare un modo per congelare le goccioline di formazione dei materiali incapsulati mentre si stavano formando, per studiare in dettaglio il processo di formazione. Ci è riuscito utilizzando uno speciale sistema di congelamento spray e così la Liu è stata in grado di osservare esattamente come funziona l’incapsulamento per controllarlo meglio. Alcuni dei materiali “payload” incapsulati, sia pesticidi che nutrienti o enzimi, sono solubili in acqua e altri no, e interagiscono in modi diversi con il materiale di rivestimento. La Liu spiega ancora: «Per incapsulare materiali diversi, dobbiamo studiare come interagiscono le catene polimeriche e se sono compatibili con diversi materiali attivi in sospensione. Il materiale payload e il materiale di rivestimento vengono miscelati insieme in una soluzione e quindi spruzzati. Quando si formano le goccioline, il carico utile tende a essere incorporato in un guscio del materiale di rivestimento, che si tratti della plastica sintetica originale o del nuovo materiale di seta. Il nuovo metodo può fare uso di seta di bassa qualità che è inutilizzabile per i tessuti e grandi quantità che attualmente scartate perché non hanno utilizzi significativi. Può anche utilizzare tessuto di seta usato e scartato, facendo in modo che quel materiale d<non sia e smaltito nelle discariche».
Marelli conclude: «Attualmente, il 90% della produzione mondiale di seta avviene in Cina, ma questo è in gran parte dovuto al fatto che la Cina ha perfezionato la produzione dei fili di seta di alta qualità necessari per i tessuti. Ma poiché questo processo utilizza seta sfusa e non ha bisogno di quel livello di qualità, la produzione potrebbe facilmente essere aumentata in altre parti del mondo per soddisfare la domanda locale se questo processo diventasse ampiamente utilizzato».
L’articolo La seta può sostituire la microplastica aggiunta a prodotti agricoli, vernici e cosmetici sembra essere il primo su Greenreport: economia ecologica e sviluppo sostenibile.
