IDTechEx Discusses Growing Materials of the Future

IDTechEx Discusses Growing Materials of the Future

IDTechEx Discusses Growing Materials of the Future
IDTechEx discute dei materiali in crescita del futuro
 
Scatole da asporto fermentate da batteri, ketchup spremuto da alghe marine, fuoriuscite di petrolio pulite con aerogel derivati dalla polpa di legno: queste tecnologie che sembrano del futuro vengono già commercializzate oggi da start-up di bioplastiche. La transizione da un mondo di plastica a base fossile è già iniziata e i materiali del futuro vengono coltivati. Con l'introduzione del divieto di utilizzo della plastica monouso in tutto il mondo, le aziende sono alla ricerca di materiali che possano sostituire la plastica con un compromesso minimo in termini di qualità e prestazioni. Sono alla ricerca di un materiale che non solo si comporti come una plastica ma che, cosa fondamentale, provenga da una fonte rinnovabile e che, dopo l'uso, possa essere smantellato in modo sostenibile. Questo ha portato molti a cercare soluzioni nel mondo naturale, nella biologia che ha già sviluppato polimeri rinnovabili e biodegradabili. Oggi sono molte le start-up di polimeri naturali che si affacciano sul settore e, di seguito, IDTechEx esplora tre promettenti materiali di origine naturale.
 
Innanzitutto, il polimero più abbondante in natura: la cellulosa. La cellulosa è il polimero che costituisce la fibra di ogni pianta ed è già utilizzata, dalla carta ai tessuti. Una nuova classe di cellulosa, chiamata nanocellulosa, minuscole fibre su scala micro e nano, è stata studiata per le sue eccezionali proprietà materiali e ora ha iniziato a essere commercializzata. Queste minuscole fibre sono così piccole da creare un'enorme superficie, facendo sì che il materiale formi una fitta rete di fibre che conferisce una rigidità paragonabile al Kevlar ed eccellenti proprietà di barriera ai gas. Queste proprietà rendono la nanocellulosa utile in applicazioni importanti come l'imballaggio e i rivestimenti. Il materiale può anche essere utilizzato per stabilizzare le emulsioni in applicazioni personali e cosmetiche. Forse l'applicazione più entusiasmante potrebbe derivare dalla capacità della nanocellulosa di essere un aerogel con proprietà di assorbimento superiori; è stato suggerito che potrebbe ripulire le fuoriuscite di petrolio come super spugne del futuro. Soprattutto, la produzione di questo materiale è economica. Gli alberi sono abbondanti e questo rende la nanocellulosa un sostituto adatto per molte plastiche di origine fossile.
 
Ma la nanocellulosa ha un grosso limite: a causa dell'elevata superficie delle fibre, la nanocellulosa secca si aggrega e diventa praticamente impossibile da scomporre. Il materiale viene quindi trasportato disperso in acqua sotto forma di gel o pasta, il che significa trasportare tonnellate di peso d'acqua, un incubo per i costi della logistica. Per ovviare a questo problema, alcuni produttori stanno sviluppando tecniche per produrre il materiale sotto forma di polvere secca, rivestendola per evitare la formazione di grumi. IDTechEx esamina le applicazioni e le tecnologie della nanocellulosa e confronta le diverse forme di nanocellulosa nel suo recente rapporto "Bioplastiche 2023-2033: tecnologia, mercato, attori e previsioni".
 
Uno dei polimeri naturali che oggi gode di maggiore attenzione e sviluppo sono i poliidrossialcanoati (PHA). I PHA sono una famiglia di materiali prodotti da una varietà di microrganismi tramite fermentazione. Questi materiali sono stati descritti oltre un secolo fa, ma solo negli ultimi anni è stato possibile produrli su scala commerciale. Le proprietà del materiale variano da amorfe a dure e fragili a seconda della lunghezza della catena del PHA, lunga o corta. I compositori possono miscelare diversi PHA insieme ad altri additivi per creare uno spettro di materiali che garantiscono ai PHA un'incredibile versatilità. Il futuro potrebbe vedere la fermentazione del materiale per i nostri imballaggi, utensili, persino occhiali da sole e filamenti per la stampa 3D! Esistono diversi progetti che coinvolgono aziende multinazionali come Pepsico, Nestle, Nike e Mars, che stanno esplorando la miriade di usi di questi materiali.
 
Anni fa la produzione di PHA era costosa. Nel 2003, il costo dei PHA raggiungeva i 20 dollari al kg, a causa della natura di produzione a lotti e della necessità di aprire le cellule per estrarre e purificare il materiale. Da allora, però, il costo è sceso a un ritmo incredibile, grazie all'aumento della capacità produttiva. Oggi i PHA possono costare meno di 3 dollari al kg. I progressi tecnici continuano a far scendere i costi e a migliorare la sostenibilità delle tecniche di lavorazione; tuttavia, l'industria deve affrontare alcuni problemi. I PHA sono un materiale sensibile, hanno una bassa temperatura di fusione e sono suscettibili alla forza di taglio, un aspetto per il quale i produttori di compound devono adattare la loro tecnologia. I produttori stanno affrontando altre sfide tecniche per rendere i PHA più competitivi dal punto di vista dei costi e per migliorare la qualità del prodotto. Ma il problema più grande per il mercato europeo, in particolare, è che i legislatori dell'UE non classificano i PHA come materiali naturali e, in quanto tali, non sono esenti dal divieto della plastica monouso, impedendo l'uso di materiali biodegradabili e rinnovabili in questo tipo di applicazioni molto adatte. Nel complesso, l'industria dei PHA è passata da una fase embrionale a una fase iniziale di crescita; IDTechEx riporta le attività del settore e le tecnologie che guidano la crescita del mercato dei PHA nel suo rapporto "Bioplastiche 2023-2033: tecnologia, mercato, attori e previsioni".
 
Le alghe marine come alternativa agli imballaggi in plastica si stanno affermando come alternativa alla plastica di origine fossile. Il materiale delle alghe marine per gli imballaggi presenta diversi vantaggi. Innanzitutto, si tratta di una fonte rinnovabile che non compete con i terreni destinati all'agricoltura alimentare e non richiede l'uso di fertilizzanti. Inoltre, le alghe non solo sono sicure dal punto di vista alimentare, ma possiedono anche proprietà antiossidanti e antimicrobiche, che le rendono un ottimo candidato per il confezionamento degli alimenti. Diversi studi proof-of-concept hanno dimostrato che le pellicole a base di alghe sono in grado di prolungare la durata di conservazione degli alimenti riducendo la permeabilità al vapore acqueo e limitando l'attività microbica. Gli operatori hanno stretto partnership con marchi come Heinz e JustEat per produrre bustine di condimento a base di alghe e rivestimenti per scatole di carta. Tuttavia, il mercato dei materiali a base di alghe è ancora agli inizi, con pochi operatori e una capacità produttiva molto limitata, il che fa sì che i prezzi rimangano elevati rispetto alle plastiche tradizionali. A questo si può porre rimedio con modelli commerciali come la concessione di licenze per la produzione di imballaggi a base di alghe con soluzioni chiavi in mano direttamente al ristorante o al negozio.
 
Questi materiali naturali potrebbero in futuro sostituire le plastiche di origine fossile in applicazioni importanti come gli imballaggi e gli articoli monouso. Sebbene siano ancora lontani dalla produzione di capacità commerciali, la loro crescita nei prossimi anni potrebbe essere fulminea. Il recente rapporto di IDTechEx "Bioplastiche 2023-2033: tecnologia, mercato, attori e previsioni" contiene un'analisi dettagliata di come questi materiali naturali stiano entrando nel mondo delle materie plastiche, insieme ai materiali biobased sintetici. L'analisi segue l'enorme attività del settore e discute le tendenze e le sfide che circondano le bioplastiche, considerandole in una previsione completa di 10 anni. Per saperne di più sulle prospettive del mondo delle bioplastiche, visitate il sito www.IDTechEx.com/Bioplastics.
 
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