Filiera dei biopolimeri

I biopolimeri si caratterizzano per essere preparati attraverso processi biologici che conferiscono al prodotto finale un’elevata biodegradabilità. Possono essere:

derivati da fonti non rinnovabili (in tal senso non sono di interesse per il progetto); derivati da materiali di origine vegetale e quindi rinnovabili come l’amido e le miscele di amido (come il Materbi® della Novamont, azienda italiana leader del mercato, che usa mais o il Solanyl®, che usa bucce di patate), l’acido polilattico ottenuto da zuccheri (come il PLA Natureworks® della Cargill Dow finora prodotto da mais), i poliidrossialcanoati (PHA) e altri. In questo caso, possono essere ulteriormente distinti anche in funzione del fatto che siano derivati

- da materie prime di origine vegetale (amido e acido lattico essenzialmente, ma anche lignina e cellulosa). Tra questi non sembrano esistere in letteratura descrizioni di colture dedicate alla produzione di biopolimeri,

salvo il caso di alcune sperimentazioni e della coltivazione di piante geneticamente modificate negli Stati Uniti;

- da scarti di vegetali o misti (bucce di patata, rifiuti caseari, alghe, ossa, rifiuti organici urbani). Per questa applicazione è in fase di studio l’utilizzo di una nuova tecnologia per produrre PLA dagli scarti delle lavorazioni di prodotti agricoli, come ad esempio dalle stoppie di mais per le quali si prevedono le prime ricadute applicative nel giro di 7-8 anni.

Le applicazioni dei biopolimeri, già sperimentate e commercializzate, riguardano diversi settori. Nel settore agricolo sono commercializzati come vasetti per piante, supporti per il lento rilascio di feromoni o fertilizzanti, tutori per piante e anelli di sostegno per potature, teli per pacciamatura o solarizzazione; a questo proposito si segnala come la filiera dei biopolimeri, oltre a consentire una diversificazione nella destinazione delle produzioni agricole, generi una positiva ricaduta ambientale nella fase di consumo. Ai fini dell’individuazione dei vincoli e delle opportunità, i fattori sono stati presi in esami complessivamente (per tutte le categorie merceologiche), con alcune informazioni di dettaglio per i biocompositi con fibre vegetali1.

Vincoli:

Per tutte le categorie merceologiche:

ambito economico; fase di produzione e consumo, la filiera dei biopolimeri è già presente sul mercato nazionale ed internazionale, anche se la concorrenza con il mercato delle plastiche, settore già ampiamente collaudato e operante ad un livello di economia di scala, risulta molto difficile se non verranno attivate forme di sostegno da parte dell’amministrazione pubblica, giustificate ampiamente dall’internalizzazione dei costi ambientali, quantificabili con una analisi dell’intero ciclo di vita dei prodotti. Il settore dei biopolimeri, al presente, non si avvantaggia di alcun tipo di aiuto pubblico, neanche di forme di defiscalizzazione analoghe a quelle previste per il biodiesel.

ambito economico e tecnico-tecnologico; fase di utilizzo e consumo, per tutti i prodotti che internalizzano i costi dello smaltimento, con particolare riferimento a quelli utilizzati in agricoltura, si rendono necessarie campagne di sensibilizzazione verso gli utilizzatori finali. A questo proposito, potenzialità interessanti potrebbero avere i contenitori in biopolimeri per fitofarmaci e fertilizzanti, o comunque contenitori per i quali è previsto lo smaltimento dopo l’uso. Si rende quindi necessario sperimentare nuovi prodotti e confrontarli con i prodotti tradizionali esistenti sul mercato, considerando tra i costi di filiera anche quelli necessari allo smaltimento.

ambito economico; fase di utilizzo e consumo, dato il costo nettamente superiore delle bioplastiche, essenzialmente dovuto alla mancanza di economie di scala e all’ammortamento degli investimenti in innovazione, si rileva un fabbisogno di conoscenza per l’ottenimento di prodotti nei quali la biodegradabilità ha un valore aggiunto molto elevato: protesi medicali, film liquidi per pacciamatura, nanotecnologie, biocompositi. Per i prodotti già disponibili sul mercato, si rende necessario abbassare i prezzi, utilizzando materie prime a costo zero come i rifiuti organici o i residui vegetali, come ad esempio le stoppie di mais. Più in generale è necessario ad avvalorare le qualità ambientali dei biopolimeri mediante studi su nuove certificazioni ambientali, analisi del ciclo di vita dei prodotti, miglioramento degli effetti della mineralizzazione dei biopolimeri nel suolo o nella produzione di compost.

Opportunità:

Per tutte le categorie merceologiche:

ambito economico; fase di consumo, per sopperire a forme di defiscalizzazione non previste per legge, potrebbe essere accolta la proposta di un’importante associazione di amiderie francesi che, al fine di sostenere e consolidare il mercato dei biopolimeri, promuoverà una riduzione delle tasse a favore di chi utilizza imballaggi biodegradabili.

ambito ambientale ed economico; fase di utilizzo e consumo, la promozione dei biopolimeri può trovare un elemento di forza nella diffusione di imballaggi ecocompatibili e compostabili, che sondaggi recentemente condotti indicano come un’azione particolarmente apprezzata anche dall’opinione pubblica. Questo utilizzo può trovare ulteriore stimolo nel consolidamento della filiera del compost di qualità a seguito della raccolta della frazione organica dei Rifiuti Solidi Urbani con imballaggi biodegradabili.

ambito ambientale; fase di trasformazione, studi sul ciclo di vita dei prodotti (LCA come standardizzato dalle ISO 14040) hanno confrontato il consumo d’energia e le emissioni di CO2 necessarie alla produzione del polietilene (PE) con quelle necessarie alla produzione di biopolimeri a partire da amido di mais, acido polilattico e PHA, verificando riduzioni del 15-80% variabili, in funzione del materiale biopolimerico utilizzato: maggiori per i pellet di amido e leggermente inferiori per il PHA, che necessita di maggiore energia per essere prodotto.

ambito economico; fase di produzione e trasformazione, i biopolimeri possono essere molto diversi tra loro, almeno quanto lo sono i tipi di plastiche tradizionali oggi in commercio (PE, PET, PS, PVC…), anche in considerazione degli innumerevoli settori d’applicazione. Questo comporta che in un mercato così ampio sussistano

ampi margini di sviluppo non solo per la trasformazione di biopolimeri, ma anche per la produzione della materia prima.

ambito tecnico; fase di consumo, potenzialità particolarmente interessanti per il settore agricolo si prevedono per le seguenti tipologie di prodotto: (1) teli per pacciamatura e solarizzazione in Materbi, alcune prime sperimentazioni hanno mostrato risultati molto incoraggianti anche in Toscana, dove i teli biodegradabili sono stati sperimentati in primavera e autunno su pomodoro, cavolo e melone; (2) piccoli tunnel di Materbi di durata inferiore al mese (dove il consumo di PE è molto elevato): il Materbi sembra consentire una maggiore trasparenza all’infrarosso e la sua maggiore traspirabilità non sembra ostacolare il mantenimento delle idonee condizioni di umidità all’interno della serra; (3) teli in biopolimeri per contenere le infestanti durante interventi di riforestazione; (4) supporti per trappole a feromoni per le quali sono necessarie necessari semplici collaudi con prove agronomiche; (5) tutori per piante, anelli di sostegno per potature, vasi e fitocelle.

ambito economico; fase di consumo, per quanto riguarda i prodotti di uso comune, un importante incentivo potrebbe venire dal green procurement: il rapporto tra enti pubblici e biopolimeri è ancora tutto da costruire, sono perciò auspicabili leggi ad hoc che favoriscano, oltre al consumo di prodotti riciclati nella pubblica amministrazione, l’utilizzo di prodotti biodegradabili e derivati da fonti rinnovabili.

ambito tecnico-tecnologico; fase di trasformazione, il contenuto tecnologico nella produzione di biopolimeri è particolarmente elevato. Risulta perciò molto importante indagare le potenzialità di miglioramento delle prestazioni del prodotto finale e la riduzione dei costi di processo in rapporto alle necessità di utilizzo. Allo stesso modo la ricerca agroambientale dovrebbe migliorare la produzione di materia prima per fornire all’industria materiali in grado di ridurre i costi di polimerizzazione. Applicazioni interessanti per l’industria dei biopolimeri potrebbero provenire dalla ricerca su varietà di mais che producono amido ad alto contenuto di amilosio (o viceversa varietà waxi ad elevato contenuto di amilopectina). Come accennato, l’amido per produrre bioplastiche potrebbe provenire anche da colture che richiedono minori input rispetto al mais, quali ad esempio sorgo zuccherino o patata. L’acido lattico prodotto grazie alla fermentazione batterica dello zucchero (quindi da svariate fonti rinnovabili, comprese alcune a costo zero) sembra essere la materia prima che offrirà maggiori possibilità alla ricerca, nel campo dell’approvvigionamento della materia prima, nel campo delle biotecnologie per la fermentazione batterica, in quello dell’innovazione di processo.

ambito economico; fase di produzione, possibilità di diversificare la destinazione delle produzioni da parte delle aziende agricole.

Biocompositi

Una nota specifica spetta ai biocompositi, ossia biopolimeri con fibre vegetali in sostituzione di materiali compositi di origine sintetica (plastiche e fibra di vetro), ottenuti dall’assemblaggio dei due componenti.

Vincoli

ambito tecnico-tecnologico; fase di produzione, si rende necessario individuare varietà ed ibridi quantitativamente e qualitativamente interessanti.

Opportunità

ambito economico; fase di consumo, l’utilizzo dei biocompositi, oltre a trovare applicazione nei settori interessati dai biopolimeri, si estende a quello delle costruzioni (es. sostegno temporaneo dei terrapieni, tubature interrate temporanee, recupero di scarpate e cave).