Plastiche e packaging: il ruolo della formazione per una transizione verso un’economia circolare. La parola all’Università di Salerno

Nell’ambito del webinar Nuovi materiali per il packaging del food: l’importanza della ricerca e della formazione, in programma venerdì 11 giugno alle ore 11, abbiamo intervistato la Prof.ssa Paola Scarfato Professore Associato del Dipartimento di Ingegneria Industriale/DIIN dell’Università di Salerno.

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Ormai è sempre più urgente passare da un modello economico lineare ad uno circolare. In questo contesto, diventa essenziale l’impiego di biopolimeri ottenuti da materie prime rinnovabili che possano sostituire i classici materiali provenienti da fonti di natura fossile. Quali sono i passi avanti che ha fatto la ricerca verso questa direzione?

L’impatto della plastica sull’ecosistema e sulla salute umana rappresenta oggi uno dei temi ambientali più pressanti. La plastica, per la sua versatilità, svolge un ruolo centrale nella nostra vita quotidiana, tanto da essere divenuta oramai insostituibile in numerose applicazioni, soprattutto nell’imballaggio. Purtroppo, però, quasi la metà della plastica diventa rifiuto in meno di un anno dalla produzione e i rifiuti plastici rimangono nell’ambiente per centinaia di anni, causando problematiche ambientali di portata globale.

La necessità urgente di trovare soluzioni a questa che è una vera e propria emergenza ha fortemente stimolato (l’agenda politica di numerosi paesi e) la ricerca scientifica e industriale a mettere a punto nuove plastiche, biodegradabili e/o derivanti da fonti rinnovabili, il cui utilizzo consentirebbe di ridurre sia il volume di rifiuti destinati alla discarica, sia l’uso di petrolio e di altre fonti esauribili per la loro produzione.

Tuttavia, i materiali sviluppati fino ad oggi sono generalmente più costosi dei polimeri tradizionali e hanno spesso idoneità tecnologica insufficiente. Pertanto, il loro impiego è ancora piuttosto limitato, soprattutto nel settore dell’imballaggio alimentare, in cui le applicazioni di interesse commerciale sono finora riservate al confezionamento di alimenti poco sensibili ai processi di alterazione da parte dell’ambiente (ossidazione, disidratazione, ecc.) o con breve shelf-life: per esempio, bottiglie per acque minerali e vaschette per alimenti con shelf-life di qualche settimana. Per poter estendere gli ambiti applicativi dei biopolimeri anche a settori finora ad essi preclusi, è indispensabile individuare nuove soluzioni per incrementarne le prestazioni, in particolare la stabilità termica e le proprietà di barriera a gas, aromi e vapori. È necessario, quindi, investire ancora in ricerca e innovazione, elementi chiave per promuovere la transizione verso una prospettiva di economia circolare delle materie plastiche.

Qual è il ruolo dell’Università di Salerno di fronte all’emergenza di tutto il pianeta di arrestare il degrado ambientale causato dall’impossibilità di smaltire le enormi quantità di rifiuti?

L’Università di Salerno è fortemente impegnata nella promozione e nello sviluppo di politiche di rispetto e salvaguardia dell’ambiente e di attenzione alla sostenibilità, con iniziative sia interne all’ateneo, che aperte al territorio e alle realtà sociali. Infatti, da una parte l’ateneo ha messo in atto una serie di politiche e misure orientate al miglioramento delle performance energetiche ed ambientali dei suoi spazi, in un’ottica di crescente riduzione dell’impatto delle proprie attività sull’ambiente naturale. Dall’altra, realizza numerose attività di ricerca nel campo della sostenibilità e della green economy, connotate da importanti ricadute sul territorio, e adotta una serie di percorsi formativi, anche a carattere internazionale, per la creazione di figure professionali dalle specifiche competenze in questi settori. Due di questi sono espressamente focalizzati sull’ecosostenibilità del packaging: il Master di I livello in “Materiali e Tecnologie Sostenibili per Packaging Polimerici e Cellulosici” (https://corsi.unisa.it/matespack), giunto ormai alla terza edizione, e il programma di formazione internazionale “Specialist in the circular economy of plastic packaging”, la cui prima edizione partirà ad ottobre 2021, che è stato realizzato nell’ambito del progetto europeo PackAlliance ERASMUS+ (https://www.packall.eu) in partenariato con università e aziende di 4 paesi dell’UE (Italia, Spagna, Polonia e Finlandia) per tracciare un percorso di alta formazione e promuovere lo sviluppo integrato di competenze volte ad una transizione verso un’economia circolare nel settore delle materie plastiche.

Tra i principali interessi di ricerca applicata del gruppo dell’Università di Salerno rientra lo studio di nuovi materiali e tecnologie sostenibili per l’industria del packaging flessibile, un settore in forte espansione nel quale l’Italia gioca un ruolo da protagonista. A cosa punta la ricerca in questo ambito?

I materiali per l’imballaggio alimentare, le loro tecnologie di trasformazione e le loro problematiche di sostenibilità ambientale e di sicurezza tossicologica sono da sempre al centro degli interessi di ricerca del gruppo di Tecnologia dei Polimeri dell’Università di Salerno, che rappresenta un punto di riferimento a livello internazionale su queste tematiche. Infatti, grazie alla disponibilità presso i laboratori del Campus di Fisciano di apparecchiature di caratterizzazione dei materiali e di impianti pilota su scala di laboratorio per la trasformazione delle materie plastiche (estrusione, compounding, processi di produzione di film monostrato e coestrusi in bolla e cast), è possibile progettare e realizzare nuove soluzioni di packaging con un approccio “globale”, partendo dalla caratterizzazione chimico – fisica – reologica delle materie prime, passando per lo studio e l’ottimizzazione della tecnologia di processo fino ad arrivare all’analisi delle prestazioni dei manufatti, cosa che rende decisamente peculiari le “expertise” del gruppo di ricerca.

Il principale obiettivo di innovazione perseguito è la messa a punto di nuovi materiali e nuove soluzioni per il food packaging, in grado di combinare idoneità tecnologica e ridotto impatto sull’ecosistema, attraverso l’utilizzo di plastiche riciclate, di biopolimeri e di packaging attivi.

La ricerca nell’ambito del riciclo delle materie plastiche, realizzata anche in collaborazione con il Corepla (Consorzio Nazionale per la Raccolta, il Riciclaggio e il Recupero degli Imballaggi in Plastica), punta a determinare le migliori strategie e tecnologie per il riciclo e la valorizzazione di polimeri post consumo provenienti dalla raccolta degli imballaggi flessibili, attraverso lo sviluppo di nuove tecniche di processo e di compatibilizzazione di plastiche miste da riciclo e lo studio di nuove possibili applicazioni tecnologiche. A questo riguardo, l’uso delle nanotecnologie si è dimostrato particolarmente efficace per assicurare processabilità e prestazioni fisico-meccaniche dei sistemi riciclati adeguate ad un loro riutilizzo come materie prime seconde in numerosi campi d’impiego.

La ricerca orientata allo studio di nuove soluzioni di confezionamento a base di biopolimeri e sostanze attive, invece, mira a soddisfare l’esigenza espressa dall’industria del packaging e dai consumatori di sistemi di confezionamento sempre più evoluti, performanti ed ecosostenibili.

Con questo obiettivo, il gruppo di Tecnologia dei Polimeri sta sperimentando diverse strategie atte a migliorare le proprietà funzionali del polimero biodegradabile di maggior interesse industriale, l’acido polilattico (PLA), sia attraverso la sua miscelazione con altri biopolimeri, sia attraverso sull’aggiunta di nano-cariche inorganiche. Risultati particolarmente interessanti sono stati ottenuti aggiungendo piccole percentuali di nano-cariche (3-5% in peso) al PLA, che hanno portato ad un miglioramento della lavorabilità e ad un incremento considerevole delle proprietà barriera all’ossigeno ed al vapor d’acqua, senza alterare le caratteristiche di biodegradabilità del polimero. In particolare, sono stati realizzati film flessibili nanofunzionalizzati, che potrebbero trovare applicazioni interessanti nel comparto alimentare.

Un’ulteriore strategia tecnologica in via di sperimentazione presso i nostri laboratori riguarda l’impiego delle cosiddette tecnologie attive per la realizzazione di imballaggi attivi biodegradabili. In tal caso si aggiungono alla matrice biodegradabile opportune sostanze attive, come ad esempio gli assorbitori di ossigeno o antiossidanti naturali di origine vegetale, capaci di interagire con l’atmosfera interna alla confezione, controllandone la composizione e prolungando la shelf-life dell’alimento confezionato.

Anche in questi ambiti, la ricerca si avvale della collaborazione con aziende del settore e con Enti di riferimento nazionali ed internazionali (Istituto Superiore di Sanità, Corepla, Fraunhofer Institute ad esempio).

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