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Continuous, highly precise, metal-free polymerisation of PLA using alternative energies for reactive extrusion

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Accelerare la produzione di plastica verde

Scienziati finanziati dall’UE stanno tentando di velocizzare la produzione ecologica ed energeticamente efficiente di polimeri biologici, in modo da garantirne la realizzabilità dal punto di vista commerciale.

Energia

Sebbene oggigiorno si stia assistendo a una rapida crescita della domanda di polimeri biologici, le attuali tecnologie produttive utilizzano catalizzatori contenenti metalli che potrebbero costituire un pericolo ambientale e sanitario. Un progetto finanziato dall’UE sta sviluppando un nuovo reattore che consente di eliminare i metalli dal processo. L’iniziativa INNOREX tenta di sostituire i catalizzatori contenenti metalli con catalizzatori biologici. Ha sviluppato anche un reattore innovativo che utilizza energie alternative in grado di garantire un processo di polimerizzazione continuo e preciso, privo di metalli. Come ha spiegato Björn Bergmann, coordinatore del progetto INNOREX, “L’iniziativa propone una serie di metodi che garantiscono una produzione di polimeri potenziata e su ampia scala a prezzi ragionevoli”. Il polimero oggetto di studio è l’acido polilattico (PolyLactic Acid, PLA), che viene utilizzato in numerosi settori, specialmente in quello degli imballaggi alimentari e della produzione di posate monouso. “Il PLA è un polimero costituito da lunghe catene di molecole di acido lattico. Quest’ultimo viene prodotto, a sua volta, da batteri alimentati da materie prime rinnovabili come, ad esempio, il mais”, ha spiegato Bergmann. “Un altro importante vantaggio offerto dal PLA consiste non solo nella sua base biologica, ma anche nelle sue proprietà biodegradabili. Ciò significa che, durante il processo di smaltimento presso gli impianti di compostaggio industriali, il polimero viene digerito dai batteri per poi trasformarsi in acqua e CO2”, ha aggiunto. Il progetto INNOREX è stato concepito allo scopo di individuare strategie di potenziamento della cinetica di reazione, nel tentativo di velocizzare il processo di polimerizzazione mediante l’utilizzo di estrusori a due viti. A causa di livelli di efficienza e di precisione inadeguati, nonché di tempi di residenza insufficienti, gli estrusori a due viti attualmente in circolazione non vengono utilizzati per i processi di polimerizzazione su ampia scala. I ricercatori di INNOREX stanno tentando di superare questo ostacolo mediante l’utilizzo di fonti energetiche alternative, tra cui microonde, ultrasuoni e luce laser, che potrebbero offrire un processo di polimerizzazione potenziato, controllato ed efficiente del PLA in un estrusore a due viti. “Le microonde e gli ultrasuoni che siamo riusciti a introdurre nell’estrusore offrono un’energia aggiuntiva altamente mirata e garantiscono un potenziamento della reazione. Abbiamo inoltre adattato un viscosimetro online in grado di analizzare continuamente il materiale e di fornire informazioni circa il livello di avanzamento del processo di polimerizzazione. Successivamente, ci siamo serviti di un secondo tipo di estrusore per purificare il prodotto e migliorarne la qualità”, ha spiegato Bergmann. Poi ha continuato: “Ci auguriamo di assistere al passaggio di un numero sempre maggiore di processi agli estrusori a due viti, in modo da eliminare i solventi e rafforzare l’aspetto ecologico. Speriamo inoltre che la nostra tecnologia possa un giorno favorire la commercializzazione di altri processi basati sulla stessa produzione intensificata. La produzione di PLA negli estrusori a due viti ha dei precedenti che, tuttavia, non hanno finora apportato alcun beneficio economico a causa dell’assenza di intensificazione”. L’iniziativa mira ad aiutare l’UE a raggiungere i suoi ambiziosi obiettivi sul piano ambientale. “Il processo di intensificazione determina una riduzione dell’utilizzo di energia. Inoltre, eliminando il bisogno di solventi, abbiamo anche dimostrato il potenziale in termini di abbattimento dei consumi energetici e di riduzione dell’impronta di CO2”, ha spiegato Bergmann. Grazie all’utilizzo di un polimero biologico, l’iniziativa INNOREX sostiene il passaggio dai combustibili fossili alle materie prime rinnovabili. La biodegradabilità del polimero garantisce infine una riduzione dei rifiuti nelle discariche. I ricercatori di INNOREX si augurano che i rispettivi partner si occupino dello sviluppo futuro e della conseguente commercializzazione su ampia scala della tecnologia.

Parole chiave

INNOREX, polimero biologico, PLA, combustibili fossili, energia alternativa, materie prime rinnovabili, efficienza energetica

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