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Articolo pubblicato il 17-03-2005
di Dr Mario Malinconico
Istituto di Chimica e Tecnologie dei Polimeri (ICTP) del CNR di Pozzuoli (NA)
Numero 14 - Anno 2
17 Marzo 2005
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 L'innovazione in agricoltura: i materiali biodegradabili
I laboratori dell'Istituto di Chimica e Tecnologia dei Polimeri del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pozzuoli (Napoli) nell'ambito di un progetto europeo stanno mettendo a punto una plastica biodegradabile, ideale per pacciamare i terreni agricoli.
Il nuovo materiale plastico potrebbe risolvere seri problemi ambientali. Negli ultimi anni infatti l'uso di film plastici per la pacciamatura del terreno e per la copertura di piccoli tunnel - soprattutto film in polietilene (PE) e copolimeri etilene-vinilacetato (EVA) - ha visto una diffusione crescente. Solo in Italia le plastiche utilizzate a tal scopo interessano attualmente più di 100.000 ettari di aree coltivate con un consumo annuale di circa 65.000 tonnellate di film che per la maggior parte (circa l'80%) sono abbandonate sul terreno o bruciate in modo incontrollato dagli agricoltori, con conseguente immissione di sostanze nocive nell'atmosfera e nel suolo.
Realizzazione in serra di film pacciamante nero con tecnica spray a
confronto con film tradizionali e biodegradabili (Università di Bari)
Questa tendenza, così dannosa da un punto di vista ecologico, è particolarmente consueta per la pacciamatura e per i film di diretto contatto con il suolo che essendo sporchi e contaminati da diserbanti e fertilizzanti, al termine della loro vita non sono economicamente appetibili per operazioni di riciclo.
Infatti, mentre il recupero delle plastiche per teloni e serre da camminamento sta lentamente raggiungendo i target fissati dalla legge (75% da riciclare entro il 2005), nel caso dei piccoli tunnel e delle plastiche pacciamanti non riesce a decollare.
Panoramica serra con prove su fiori in corso
Una soluzione al problema è stata individuata a Pozzuoli dall'Istituto di Chimica e Tecnologia dei Polimeri (ICTP) del CNR: polimeri biodegradabili di origine vegetale da utilizzare per produrre film destinati all'agricoltura che, al termine della loro vita, potranno essere interrati nel suolo dove si disperderanno mediante un processo di degradazione.
Per la loro messa a punto ICTP ha presentato alla comunità europea, ricevendone l'approvazione, un progetto di ricerca che punta a sviluppare sostanze plastiche molto sofisticate, perché debbono essere in grado di rispettare le esigenze microclimatiche delle piante, le regole dell'agronomia, e nel contempo possedere anche specifici requisiti di robustezza e durata. Il progetto, della durata di 2 anni, è stato approvato nell'ambito dello schema LIFE Environment ed ha per titolo : Biodegradabile Coverages for Sustainable Agricolture (BIOCOAGRI).
Obiettivo dello studio è la realizzazione di un materiale polimerico a base di polisaccaridi (contenuti in grandi quantità nelle alghe e nelle bucce della frutta) applicabile direttamente sul suolo. In forma di emulsione acquosa esso viene spruzzato sul terreno e, come una vernice, si trasforma in una pellicola estremamente sottile e completamente assorbibile dalla flora batterica in esso contenuta. Il prodotto potrà essere utilizzato sia come pacciamatura sia per la solarizzazione. ICTP sta quindi sviluppando metodologie di pacciamatura e solarizzazione alternative alla tradizionale messa a terra di film ottenuti per estrusione da materiali termoplastici. Il vantaggio fondamentale è quello di by-passare la fase di trasformazione del film in impianti di estrusione, fase che contribuisce non poco all'incremento di prezzo di vendita del polimero biodegradabile, e che ha frenato fino ad oggi la loro diffusione su larga scala.
L'Istituto di ricerca del CNR sta sperimentando in particolare sistemi di deposizione spray che partono da soluzioni o emulsioni acquose o idroalcooliche. E' infatti noto che molti polisaccaridi (alginati, agarosio, gellano, idrossietilcellulosa, lo stesso amido) sono solubili e disperdibili in acqua o in soluzioni idroalcooliche. In presenza di opportuni plasticizzanti, si ricavano soluzioni o emulsioni che, con aggiunta di cariche fibrose e pigmenti di origine naturale, assumono un forte effetto pacciamante e una rilevante fotoselettività. Tali soluzioni vengono rese più o meno viscose, a seconda dello spessore che si intende dare al rivestimento. Esse vengono quindi spruzzate al suolo tenendo sotto controllo i loro parametri meccanici (continuità del film, spessore, elasticità) ed agronomici (temperatura al suolo e negli strati sottostanti, umidità, durata, etc.). Alla fine dell'utilizzo, il sottile strato di film sarà semplicemente macinato dalle macchine agricole e finirà negli strati inferiori del terreno per essere rapidamente bioassimilato dalla microflora.
prova in laboratorio di film spray diserbante a confronto con
testimone non trattato
Del progetto fanno parte, oltre all'ICTP che coordina le attività, l'Istituto di Cibernetica "E. Caianiello" del CNR, la PSI - Polysaccharides Industries (un'azienda svedese esperta nel settore dei biodegradabili), il Dipartimento di Progettazione e Gestione dei Sistemi Agro-zootecnici e Forestali dell'Università di Bari, l'University of Applied Sciences di Osnabrueck (Germania), il Dipartimento di Arboricultura, Botanica e Patologia Vegetale dell'Università di Napoli "Federico II" . Sub-contraenti sono l'azienda italiana NOVAMONT di Novara, leader nella produzione di polimeri termoplastici a base di amido (Mater Bi), e la POLYEUR, azienda di Benevento specializzata nei film per agricoltura ad elevata efficienza a base di poliolefine.
I primi risultati del progetto sono stati presentati nel corso di una Giornata Tecnologica organizzata in Febbraio a Bari, presso la Fiera del Levante, mentre un sito internet, alla pagina www.ictp.cnr.it, permette di informarsi sullo stato del progetto e sui suoi contenuti tecnico-scientifici.
SCHEDA
L'ICTP di Pozzuoli
Nato nel 1969 come Laboratorio di Ricerche su Tecnologia dei Polimeri e Reologia (LTPR), l'Istituto di Chimica e Tecnologia dei Polimeri (ICTP) del CNR ha assunto l'attuale denominazione nel 2000. Nello stesso anno si è trasferito da Arco Felice (NA) nella nuova sede a Pozzuoli ed è stato oggetto di una considerevole riorganizzazione accorpando tra l'altro l'Istituto di Chimica e Tecnologia dei Materiali Polimerici di Catania che è diventato una sezione distaccata dell'ICTP.
Tale evento ha ulteriormente arricchito e approfondito le sue consolidate consentendogli di coprire un campo molto vasto e diversificato nell'ambito della chimica dei polimeri. La missione dell'ICTP è di coniugare ricerca di base con risultati di potenziale valore applicativo, studiando sistemi di grande interesse tecnologico.
L'attività di Ricerca dell'ICTP è svolta da 65 persone (32 ricercatori, 22 tecnici, 11 amministrativi) e si focalizzata su due principali obiettivi:
- correlare le caratteristiche molecolari, la struttura, la morfologia, e le proprietà fisico-meccaniche di sistemi polimerici,
- sviluppare tecnologie chimiche e processi di lavorazione innovativi ed eco-sostenibili per la realizzazione di polimeri speciali.
Queste finalità sono perseguite attraverso una serie di progetti di ricerca ordinari e tramite numerose collaborazioni con il mondo accademico e con quello produttivo. I progetti si inquadrano complessivamente sulle seguenti quattro tematiche di ricerca:
- materiali innovativi per applicazioni nei settori dell'imballaggio, dell'agricoltura, della sensoristica e biomedicali e dei beni culturali,
- metodologie finalizzate alla correlazione tra struttura, proprietà e processabilità di materiali polimerici, leghe e compositi,
- materiali innovativi a matrice termoindurente, nanocompositi e polimeri cristallo-liquidi,
- sintesi, modifica chimica e fisica per lo sviluppo di sistemi termoplastici multifunzionali e leghe ad alto contenuto tecnologico.
Le tecnologie e i materiali sviluppati dalle attività di ricerca dell'ICTP trovano applicazione in settori ad elevato contenuto tecnologico come ad esempio nell'industria aeronautica e aerospaziale, nell'industria automobilistica, nel settore biomedicale ed agroindustriale, in quello dell'imballaggio, nell'optoelettronica e nel campo della conservazione e restauro di beni culturali.
Numerosi sono inoltre gli studenti che svolgono la propria tesi di Laurea presso i laboratori dell'ICTP sotto la guida dei ricercatori e con l'assistenza del personale tecnico dell'Istituto. Attraverso la partecipazione ai programmi di ricerca europei, nazionali e regionali vengono infine bandite borse di studio e contratti di collaborazione che consentono a giovani laureati in chimica, chimica industriale ed ingegneria dei materiali di lavorare presso l'Istituto per un minimo di 24 mesi.
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Autore: Dr Mario Malinconico
Istituto di Chimica e Tecnologie dei Polimeri (ICTP) del CNR di Pozzuoli (NA)
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