Nuovi materiali per imballaggi da fonti rinnovabili

Titolo del progetto di ricerca

ComBIOsites - Reversibly photocrosslinked BIO-based composites with barrier properties from industrial by-products

Area scientifica 

Chimica dei polimeri, Scienza dei polimeri, Materiali compositi

Marie Skłodowska-Curie fellow 

Sara Dalle Vacche

Abstract 

ComBIOsites ha come obiettivo lo sviluppo di materiali compositi riciclabili, alternativa ecosostenibile alle plastiche tradizionali per gli imballaggi. Saranno utilizzate materie prime da biomasse, come le microfibrille di cellulosa ricavate da scarti di lavorazione della canapa, e polimeri ottenuti da fonti naturali e sostenibili con un innovativo processo di reticolazione reversibile fotoindotta.

Descrizione del progetto di ricerca 

I film di microfibrille di cellulosa (MFC) hanno delle ottime proprietà di barriera verso gas come O2, CO2 e N2, e sono quindi interessanti per l’uso nel campo degli imballaggi. Le MFC non sono tuttavia adatte per l’uso in ambienti umidi. Questa limitazione può essere superata  combinandole con polimeri reticolati (ovvero di tipo termoindurente) ottenendo dei materiali compositi, per i quali resta da risolvere il problema della riciclabilità. In ComBIOsites saranno sviluppate matrici polimeriche reticolate, ma riciclabili. Tramite l’introduzione sulla catena del polimero di gruppi funzionali che permettano di creare punti di reticolazione attraverso un irraggiamento ad una lunghezza d’onda e romperli irraggiando ad una lunghezza d’onda differente, si realizzerà una reticolazione reversibile. In collaborazione con l’Ecole Politechnique Fédérale de Lausanne (Svizzera), si svilupperanno poi compositi con matrice reticolata reversibilmente e rinforzo cellulosico. Si utilizzeranno polimeri derivati da biomassa, e MFC ottenute da scarti di lavorazione della canapa, in collaborazione con il CNR di Biella (Italia) e l’Institut Polytechnique de Grenoble (Francia); sia il polimero sia le MFC potranno poi essere riciclati, o eventualmente biodegradati. Inoltre, il processo di reticolazione per via fotoindotta è sostenibile, poiché condotto a temperatura ambiente, in assenza di solvente e con limitato apporto di energia. È un processo molto veloce, quindi indicato per l’uso industriale.

Impatto sulla carriera del ricercatore e sulla società 

L’interesse per la ricerca sui materiali da fonti rinnovabili è in forte crescita per ragioni di sostenibilità ambientale. Il settore degli imballaggi rappresenta la maggior richiesta di materiali plastici in Europa, quasi il 40% della domanda totale di 49 Mt nel 2015. Gli imballaggi raggiungono il più alto tasso di riciclo fra le varie applicazioni della plastica (circa il 40%),  ma siamo ancora lontani dall’obiettivo di riduzione di rifiuti indicato dalla Commissione Europea (55% di riciclo per gli imballaggi in plastica entro il 2025). Per questo le industrie cercano soluzioni per ridurre l’impatto ambientale degli imballaggi, e questi sono divenuti il più largo settore di impiego per le bioplastiche, provenienti da fonti naturali o biodegradabili.

Breve cv del Marie Skłodowska-Curie Fellow 

Sara Dalle Vacche si è laureata in Ingegneria Chimica e ha ottenuto un Dottorato di Ricerca in Processi Chimici Industriali all’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”. Dopo aver lavorato in Ricerca e Sviluppo presso Procter & Gamble e General Electrics Advanced Materials, è divenuta ricercatrice postdottorale presso l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, in Svizzera. Nel 2013 ha ottenuto un finanziamento biennale Marie Heim-Vögtlin del Fondo Nazionale Svizzero per la Ricerca Scientifica. Dal 2017 lavora presso il Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia del Politecnico di Torino.

Supervisore

Roberta Maria Bongiovanni, DISAT-Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia, Politecnico di Torino

Collaborazioni scientifiche

Laboratory for Processing of Advanced Composites, EPFL (Svizzera)

LGP2, Grenoble INP-PAGORA (Francia)

Istituto di Sistemi e Tecnologie Industriali Intelligenti per il Manifatturiero Avanzato, CNR (Italia)

ComBIOsites project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 789454

  • Budget: 180.270 euro
  • Data inizio: 1/08/2018
  • Data fine: 31/07/2020