La contaminazione da polimeri sintetici ha raggiunto ogni angolo del pianeta. Oceani, terreni coltivati, atmosfera. Persino all’interno del nostro organismo. La ragione è evidente: i polimeri convenzionali resistono agli agenti esterni, non si dissolvono a contatto con l’umidità e permangono per tempi lunghissimi. Caratteristiche ideali per l’utilizzo industriale, ma devastanti per gli ecosistemi.
Eppure, le cose stanno cambiando. Dall’Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC) emerge un polimero eco-compatibile immune all’umidità. Non subisce alterazioni. Non perde consistenza. Al contrario: l’esposizione all’acqua lo rende più robusto del 50%. Può sembrare controintuitivo, ma è il frutto di uno studio condotto presso l’Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC) e pubblicato sulla rivista Nature Communications.
Dal guscio degli artropodi al polimero del futuro
Per più di un secolo abbiamo concepito i materiali seguendo un unico criterio: per garantire durata devono essere inerti, impermeabili, isolati dall’ambiente. L’umidità è sempre stata vista come nemica. Javier G. Fernández, ricercatore dell’IBEC e coautore della ricerca, ribalta questa logica: e se un materiale potesse trarre vantaggio proprio dall’interazione con l’ambiente circostante?
L’ispirazione proviene dall’analisi delle mascelle di un anellide marino, la Nereis virens. Quando vengono private degli ioni di zinco, a contatto con l’umidità perdono rigidità. I metalli, dunque, non sono elementi accessori: svolgono un ruolo fondamentale nella resistenza all’acqua di strutture biologiche come la chitina, il componente principale degli esoscheletri di artropodi e molluschi. Da questa osservazione nasce l’idea: utilizzare il chitosano, derivato dalla chitina, e modificarne le proprietà attraverso l’inserimento di ioni di nichel – un metallo già presente naturalmente in tracce nella struttura originaria.
Il prodotto finale è un materiale “bio-integrato” dove l’acqua non degrada, ma collabora. Una volta esposto all’umidità, il materiale incrementa la sua resistenza del 50%, superando numerose plastiche commerciali attualmente in uso. Non si espande. Non si deteriora. Si consolida. È un cambio di prospettiva: non più materiali che resistono all’ambiente, ma materiali che collaborano con esso.
Processo circolare, risorse abbondanti e filiera corta
Non si tratta soltanto di prestazioni superiori. Ciò che rende promettente questo polimero biodegradabile è anche il metodo di fabbricazione. Il processo è completamente circolare. Il nichel che non si lega al chitosano viene interamente recuperato dall’acqua di lavorazione e reimpiegato nel ciclo produttivo successivo. Nessuna perdita. Nessun residuo metallico da smaltire.
La materia prima, inoltre, è ampiamente disponibile e accessibile. Annualmente la natura genera circa 100 miliardi di tonnellate di chitina, una quantità straordinaria rispetto alla produzione mondiale di polimeri sintetici. Si trova nei carapaci dei crostacei, nei funghi, in numerosi residui organici. Questo consente di organizzare la produzione anche a livello regionale, valorizzando le risorse disponibili sul territorio.
Akshayakumar Kompa, coautore della ricerca, lo evidenzia con chiarezza: l’obiettivo è integrare questi materiali nell’ecosistema locale, utilizzando il chitosano disponibile nelle vicinanze. Un modello che riduce i trasporti e l’interdipendenza da catene di approvvigionamento complesse.
Dalla pesca alla medicina: i campi di applicazione
Consideriamo quanti prodotti in polimeri sintetici operano in contesti umidi: reti per l’orticoltura, strumenti per la pesca, recipienti per liquidi, bottiglie, involucri. In tutti questi ambiti un polimero biodegradabile che si irrobustisce con l’acqua costituisce un’opzione valida. Ma non solo. Chitosano e nichel sono già impiegati in campo medico. Questo apre prospettive interessanti per dispositivi sanitari, materiali per applicazioni cliniche e contenitori ermetici destinati anche al settore alimentare.
La ricerca è ancora nelle fasi iniziali, è innegabile. Saranno necessari test, sperimentazioni su vasta scala, finanziamenti. Ma c’è un elemento che modifica lo scenario: oggi sappiamo che un polimero biodegradabile può comportarsi in maniera radicalmente diversa da quello che abbiamo utilizzato finora. E quando un materiale dimostra di poter funzionare meglio, in modo più efficiente e senza produrre scarti, non è più solo una scoperta di laboratorio: diventa una reale opportunità.
Fonte: Nature