Plastiche Biodegradabili Prof.ssa Anna Maria MADAIO
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IT- Settore Tecnologico- “B. Focaccia” Salerno Piano dell’Offerta Formativa 2011/2012 Dai Polimeri di Sintesi alle Plastiche Biodegradabili Plastiche Biodegradabili Prof.ssa Anna Maria MADAIO
Plastiche Biodegradabili Prof.ssa Anna Maria MADAIO
Plastiche Biodegradabili Prof.ssa Anna Maria MADAIO
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Sono costituiti da molecole a basso impatto ambientale
Sintetici (derivati dal petrolio) Poliesteri Polivinilalcoli (PVA)
Naturali (da sorgenti biologiche) Polisaccaridi Proteine Poliesteri
da microorganismi FONTE NON RINNOVABILE FONTERINNOVABILE
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RISORSE NON RINNOVABILI risorse fossili: carbone, petrolio,
uranio. Limitate, definite e destinate ad esaurimento. Non si
possono riformare in tempi brevi perch derivano da processi di
natura geologica. La maggior parte dei polimeri e delle plastiche
industriali sono attualmente prodotte a partire da risorse fossili
che non sono rinnovabili. RISORSE RINNOVABILI biomasse: mais, canna
da zucchero, microrganismi... Possono riformarsi con una velocit
confrontabile con quella del loro sfruttamento.
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Polimeri ottenuti da sorgenti naturali rinnovabili, sono spesso
biodegradabili e non tossici da produrre Prodotti da sistemi
biologici Prodotti da sistemi biologici: Piante, Animali,
Microrganismi Sintetizzati chimicamente da molecole di origine
biologica: Carboidrati (es. amido) Oli o grassi
PolisaccaridiProteine Poliesteri termoplastici (PHA) Bioplastiche
Mater-Bi (mais) Solanyl, (bucce di patate),
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Biodegradazione aerobica: conversione della sostanza organica
in CO 2 e H 2 O Propriet delle sostanze e dei materiali naturali,
di origine animale o vegetale, di essere trasformate dai
microrganismibatteri, funghi o alghe) in sostanze pi semplici ed
essere cos immesse nei cicli naturali. Propriet delle sostanze e
dei materiali naturali, di origine animale o vegetale, di essere
trasformate dai microrganismi (batteri, funghi o alghe) in sostanze
pi semplici ed essere cos immesse nei cicli naturali.
Biodegradazione anaerobica: conversione della sostanza organica in
CO 2, CH 4 e H 2 O
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ORIGINE ANIMALE ORIGINE VEGETALE
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la definizione di biodegradabile strettamente legata
allambiente e al tempo, cio alle condizioni e al tempo impiegati
per portare a termine il processo di biodegradazione. Senza queste
specificazioni, il termine biodegradabile diventa vago e non
utilizzabile in quanto virtualmente qualunque sostanza organica
biodegradabile se non ne viene specificato larco temporale.
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OGGETTO/MATERIALE TEMPO DI BIODEGRADABILITA scarti di mela 2
mesi tetrapack 3 mesi quotidiani e riviste 4 12 mesi polistirolo 50
anni fermalattine 450 anni sacchetto di plastica 100 1000 anni
piatto di plastica 100 1000 anni bottiglia di plastica 100 1000
anni carta telefonica 1000 anni pannolino usa e getta 450 anni
pannolino biodegradabile 1 anno Tempo di biodegradabilita
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I concetti di rinnovabilit e biodegradabilit sono diversi e non
sempre correlabili fra loro. OrigineBiodegradabilit Esempio di
materiali RinnovabileBiodegradabile Poliidrossialcanoati (PHA o PHB
e similari) Non-rinnovabileBiodegradabilePolicaprolattone
RinnovabileNon-biodegradabile Polietilene da canna da zucchero
Non-rinnovabileNon-biodegradabile Polietereterchetone per
applicazioni biomediche La rinnovabilit riguarda lorigine del
materiale La biodegradabilit riguarda il fine vita, ed in
particolare il riciclaggio organico.
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Trattamento biologico controllato di rifiuti di plastica
biodegradabile in condizioni aerobiche o anaerobiche Trattamento
biologico controllato di rifiuti di plastica biodegradabile in
condizioni aerobiche o anaerobiche. Degradazione aerobica: in
presenza di ossigeno (aria). Degradazione anaerobica : in assenza
di ossigeno (aria) e che avviene in discarica e negli impianti di
produzione di biogas. Biodegradazione: attivit microbica
Idrodegradazione: azione dellacqua Fotodegradazione: azione della
luce Decomposizione molecolare dei materiali
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E un processo accelerato di trattamento biologico dei rifiuti
organici (rifiuti di cucina, avanzi di cibo, erba, ecc.) che
avviene negli impianti di compostaggio o in compostiere domestiche,
dove i processi naturali di biodegradazione sono ottimizzati con il
raggiungimento di alte temperature. I rifiuti organici vengono
accumulati negli impianti dove i microrganismi presenti
naturalmente nei rifiuti, biodegradano in presenza di aria le
sostanze organiche, producendo anidride carbonica, acqua, compost e
calore. Il calore prodotto non si disperde facilmente e causa un
incremento di temperatura che accelera la reazione di degradazione
aria le sostanze organiche, producendo anidride carbonica, acqua,
compost e calore. Il calore prodotto non si disperde facilmente e
causa un incremento di temperatura che accelera la reazione di
degradazione
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Il compost un terriccio simile all'humus, la parte fertile del
terreno, ricco di sostanze organiche e adatto ad essere usato in
agricoltura come ammendante. Il compost migliora la costituzione
fisico-meccanica dei suoli e la fertilit, grazie allapporto di
sostanza organica.
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compostaggio industrale Il compost ottenuto dagli impianti
industriali un prodotto commercializzabile ed in quanto tale deve
rispondere a specifici criteri di qualit chimico fisica e
microbiologico-sanitaria fissati dalla legge. Il compost ottenuto
dagli impianti industriali un prodotto commercializzabile ed in
quanto tale deve rispondere a specifici criteri di qualit chimico
fisica e microbiologico-sanitaria fissati dalla legge.
compostaggiodomestico
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Imballaggio (packaging) Orticultura Raccolta differenziata
Resine per compositi (specie con fibre naturali: materiale
interamente bio- degradabile) Applicazioni biomediche: materiali
biocompatibili (es. protesi) materiali assorbibili (es. sistemi per
il rilascio dei medicinali)
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"Requisiti per imballaggi recuperabili mediante compostaggio e
biodegradazione - Schema di prova e criteri di valutazione per
l'accettazione finale degli imballaggi", adottata anche in Italia
con la denominazione UNI EN 13432, definisce le caratteristiche
degli imballaggi compostabili, ossia che possono essere riciclati
attraverso il recupero organico (compostaggio e digestione
anaerobica). In questa norma restano esclusi dal campo di
applicazione i materiali plastici non usati come imballaggi:
plastiche usate in agricoltura, sacchetti per la raccolta dei
rifiuti.
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Da un punto di vista tecnico la norma UNI EN 14995 permette di
coprire un pi ampio numero di applicazioni diverse dallimballaggio.
Entrambe le norme sono il pi importante riferimento tecnico per i
produttori di materiali, le autorit pubbliche, i compostatori, i
certificatori e i consumatori.
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Biodegradabilit, ossia la capacit del materiale di essere
convertito in anidride carbonica (CO 2 ) grazie ai microrganismi ed
in modo analogo a quanto accade ai rifiuti naturali
Disintegrabilit, cio la frammentazione e perdita di visibilit nel
compost finale (assenza di contaminazione visiva) Assenza di
effetti negativi sul processo di compostaggio Metalli pesanti
pressoch assenti e assenza di effetti negativi sulla qualit del
compost. Assenza di additivi
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Ciascuno di questi requisiti necessario per la definizione
della compostabilit ma non sufficiente. La compostabilit provata
dal contemporaneo soddisfacimento di tutti i requisiti. Ad esempio,
un materiale biodegradabile non necessariamente compostabile perch
deve anche disintegrarsi durante un ciclo di compostaggio. Daltra
parte, un materiale che si frantuma durante un ciclo di
compostaggio in pezzi microscopici che non sono per poi totalmente
biodegradabili non compostabile.
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Enti preposti al rilascio della certificazione di
biodegradabilit e compostabilit: VINOTTE, DIN CERTCO per l' Europa
BPI WORLD per gli Usa. Con l' ottenimento della certificazione di
compostabilit si ha diritto all impiego dei marchi, OK Compost e/o
Compostable che possono essere impressi sulle confezioni dei
granuli e sulla documentazione pubblicitaria e tecnica che li
accompagna
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http://www.youtube.com/watch?v=s1bkU _UJPfQ Geo & Geo
http://www.video.mediaset.it/video/i
ene/puntata/228498/trincia-sacchetti- biodegradabili.html Le
Iene
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Ecoflex Costituito da poliesteri aromatici ed alifatici
Prodotto dalla BASF (Germania) Mater-Bi Amido di mais Poli(
-caprolattone) Polivinilalcoli Prodotto dalla Novamont(Italia)
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Famiglia di bioplastiche sviluppate da Novamont, biodegradabili
e compostabili naturalmente Mater-Bi ottenuto combinando componenti
vegetali (amido di mais, di patate o di grano allo stato naturale,
circa 85%) con altri polimeri biodegradabili (soprattutto il
policaprolattone PCL), ottenuti sia da materie prime di origine
rinnovabile, sia da materie prime di origine fossile. TG R Leonardo
http://www.youtube.com/watch?v=f7YmJ
qMPAG0&feature=player_embedded
http://www.youtube.com/watch?v=f7YmJ
qMPAG0&feature=player_embedded
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Creato attraverso un processo di destrutturazione e di
"complessazione" dell'amido con quantit variabili di agenti
complessanti biodegradabili. Questi complessi creano un nuovo
ordine cristallino aumentando la resistenza all'acqua e cambiando
le propriet meccaniche dell'amido originale, senza modificarne la
struttura chimica ma potendone graduare le caratteristiche.
http://www.materbi.com/ Novamont Novamont
http://www.youtube.com/watch?feature=
player_embedded&v=644IsFYieo4
http://www.youtube.com/watch?feature=
player_embedded&v=644IsFYieo4
Si presentano in forma di granulo e possono essere lavorati
secondo le pi comuni tecnologie di trasformazione, per realizzare
prodotti dalle caratteristiche analoghe o migliori rispetto alle
plastiche tradizionali, ma perfettamente biodegradabili e
compostabili, minimizzando l'impatto ambientale, con resistenza e
tenuta del tutto simili alle plastiche tradizionali Si presentano
in forma di granulo e possono essere lavorati secondo le pi comuni
tecnologie di trasformazione, per realizzare prodotti dalle
caratteristiche analoghe o migliori rispetto alle plastiche
tradizionali, ma perfettamente biodegradabili e compostabili,
minimizzando l'impatto ambientale, con resistenza e tenuta del
tutto simili alle plastiche tradizionali. Biodegrada in un periodo
pari ad un ciclo di compostaggio (minimo 90% in massimo 180
giorni)
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I diversi Mater-Bi sono indicati come gradi e sono identificati
ciascuno da un diverso codice. Nellampia famiglia Mater-Bi, i pi
recenti gradi di seconda generazione nascono dalla ricerca su
materie prime ottenute da olii vegetali. Nel Mater-Bi non vengono
impiegati n polimeri non biodegradabili, come il polietilene e il
polipropilene, n plastificanti della classe degli ftalati.
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I gradi Mater-Bi sono caratterizzati da: - completa
biodegradabilit in diversi ambienti, come ad esempio in
compostaggio e in suolo (in accordo con la norma europea EN 13432 e
con i programmi di certificazione rilasciati da primari enti
certificatori internazionali); - lavorabilit con le stesse
tecnologie delle plastiche tradizionali e con produttivit simile; -
stampabilit con normali inchiostri e tecnologie di stampa, senza
bisogno di trattamento corona; - colorabilit in massa con
Master-batch biodegradabili; - intrinseca antistaticit; -
sterilizzabilit con raggi gamma.
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settore agricolo (pacciamatura, legacci) ristorazione (piatti,
posate, bicchieri, vassoi), imballaggio (frutta e verdura freschi,
muesli, prodotti da forno) accessori, giocattoli biofiller per il
settore auto.
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Poliestere termoplastico e biodegradabile che si pu
sintetizzare a partire dallacido lattico prodotto dalla
fermentazione lattica del glucosio, proveniente da fonti
rinnovabili, ad opera di alcuni batteri anaerobi. acido piruvico
acido lattico glucosio Fermentazione omolattica (produzione
industriale) Fermentazione eterolattica: glucosio acido piruvico
acido lattico etanolo CO 2
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Streptococcus thermophilus microrganismo termofilo (temperatura
ottimale di crescita fra i 37 e i 42C). E, insieme a Lactobacillus
delbrueckii subsp. bulgaricus, uno dei due componenti della
microflora dello yoghurt. Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus
: microrganismo termofilo (temperatura ottimale di crescita vicina
ai 45C), Lb. acidophilus; Lb. crispatus; Lb. Jensenii; Lb.
Jensenii; Lb. helveticus; Lb. salivarius Lb. salivarius.
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Condensazione diretta dellacido lattico (sfavorita dalla
produzione di acqua) Polimerizzazione a pi fasi (richiede la
formazione del dimero - lactide) H2OH2O PLA H2OH2O Acido lattico
Lattide ( )n)n Reazione catalizzata
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Biomass, corn Lactic acid from Dextrose Condensation process
Reduction to monomer Reduction of annually renewable resources
Reduce Global Green House Effect A renewable resource such corn is
milled, separating starch from the raw material Dextrose turns into
lactic acid using a fermentation process Through a special
condensation process a cyclic intermediate dimer, referred as
lactide is formed Ring opening polymerization of lactide is
accomplished with a solvent free melt process A wide variety of
products that vary in molecular weight and crystallinity can be
produced With the proper infrastructure product made by lactic acid
can be recycled back to monomer and into polymer A reduction of
annually renewable sources is achieved Carbon dioxide is removed
from the atmosphere when growing the feed stock crop and it is
returned to the earth when PLA is degraded Purification by
distillation Products Packaging, Textiles, Medicine ( )n)n La
materia prima per la produzione industriale dellacido polilattico
costituita principalmente da carboidrati. Ad oggi, la coltura
principalmente utilizzata su larga scala il mais M. L. Tutino Dip.-
Chimica Organica e Biochimica Facolt Scienze
Biotecnologiche-Napoli
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Polimeri biodegradabili : 6 mesi a 2 anni Plastiche
convenzionali (PE & PS) : 500 1000 anni (approssimativo) 0 days
33 days 45 days
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imballaggi alimentari e non stoviglie materiali per uso
agricolo fibre tessili applicazioni biomediche (es. viti per
fratture) (es. viti per fratture) chirurgia plastica e
ricostruttiva Le prestazioni meccaniche e di resistenza agli agenti
termici dei prodotti in PLA sono assolutamente paragonabili a
quelle delle plastiche tradizionali Impiegato da oltre 25 anni in
chirurgia plastica e ricostruttiva, lAcido L Polilattico un
polimero ad alta tollerabilit, biocompatibile e interamente
riassorbibile e soprattutto anallergico perch di origine non
animale.
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Nuovo materiale biodegradabile trasparente, a base di
cellulosa. Il principale vantaggio del materiale la facilit di
lavorazione con le convenzionali linee di estrusione, che non
richiede quindi modifiche agli impianti tradizionali.
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Materiale composto da amido derivato dalle patate,
termoplastico, mescolato con un polimero sintetico biodegradabile,
a cui vanno aggiunti specifici additivi per compensare
limmiscibilit dei due componenti.
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Produzione di concime Il tempo di decomposizione pu essere di
qualche mese in compostaggio contro i 1000 anni richiesti dalle
materie plastiche sintetiche derivate dal petrolio I rifiuti
possono essere depositati tutti in discarica data la loro rapida
biodegradabilit. Il tempo di decomposizione pu essere di qualche
mese in compostaggio contro i 1000 anni richiesti dalle materie
plastiche sintetiche derivate dal petrolio. Diminuzione dei
contenitori dei rifiuti sul territorio (eliminando quelli di carta,
vetro e materiale plastico) Minori emissioni di fumi tossici nel
caso di incenerimento. Igiene dei contenitori alimentari
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Costi pi alti (un sacchetto di Mater-Bi costa 3 centesimi in pi
di un sacchetto in PE) Ricorso a risorse non rinnovabili (Ecoflex)
o a molecole estraibili da specie adibite ad uso alimentare
(Mater-Bi) Difficolt a riconvertire gli impianti per la lavorazione
del PE in impianti utili per la lavorazione delle bioplastiche
Caratteristiche tecniche che conferiscono una versatilit minore
rispetto ai sacchetti di PE Riduzione di disponibilit di derrate
alimentari, se prodotte a partire da prodotti agricoli come il
granturco ecc. La coltivazione sottrae terreni prima destinati alle
colture per il consumo umano e pertanto contribuiscono alla crisi
globale dei prezzi alimentari. La totale biodegradabilit pu
verificarsi solo quando questi materiali sono smaltiti
correttamente in un sito di compostaggio
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Poliidrossialcanoato ricavato dalla barbabietola da zucchero, e
non da oli o amido di cereali e derivati, capace di biodegradarsi
completamente in acqua a temperatura ambiente. Questo risultato
viene da una ricerca tutta italiana, avviata nel 2007, condotta da
Bio on e da Co.pro.bi, Cooperativa produttori bieticoli
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Possibili fonti Scarti dalla lavorazione di: Frutta Ortaggi
Prodotti caseari
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Riduzione del volume degli scarti Riutilizzo di sostanze ad
alto valore salutistico e nutrizionale (fibre, vitamine, proteine
nobili) Edibilit (Film edibili per proteggere alimenti)
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Film polisaccaridici offrono una migliore barriera allO2 Film
lipidici offrono una migliore barriera al vapore acqueo Film
proteici offrono una migliore barriera alla CO2 ed esibiscono buone
propriet meccaniche
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RETICOLANTE RETICOLANTE Transglutaminasi Polisaccaridi +
Proteine del siero di latte Network Film idrocolloidale con
propriet barriera alla CO 2, allO 2 e con buone propriet
meccaniche
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Materiale plastico biodegradabile dagli scarti della
lavorazione industriale dei pomodori (bucce) (B. Nicolais, M.
Malinconico- CNR-ICB Pozzuoli )
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Scarto del Finocchio: (il 30% del raccolto rappresenta il
valore medio di scarto della lavorazione) (rappresenta il 70% dei
reflui delle industrie casearie) Siero di latte: (rappresenta il
70% dei reflui delle industrie casearie) Bioplastica!
http://www.youtube.com/watch?v=f33RO
ADn0ik&feature=player_embedded (L. Mariniello, Facolt di
Agraria- Napoli) PolisaccaridiProteine
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Omogenati di fragola, albicocca, finocchio, albedo di pompelmo
Proteine della soia Proteine del siero di latte Ovalbumina
Faseolina BIOPLASTICHE Polisaccaridi Proteine
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Sequenza delle operazioni
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t0 t21 t7 Siero di latte e finocchio Siero di latte e fragole
Siero di latte e albicocche