Eliminazione delle microplastiche dai terreni agricoli

Jul 13, 2023

1 ottobre 2021

dalla Società Fraunhofer

In molti paesi, agricoltori e giardinieri utilizzano teli di pacciamatura per aumentare i raccolti. I film sono spesso realizzati in polietilene e possono essere utilizzati per controllare la crescita delle erbe infestanti, la temperatura del suolo e il consumo di acqua. Sfortunatamente il materiale a base di petrolio non è biodegradabile. Di conseguenza i residui del film dovranno essere raccolti a fine stagione con notevole impegno altrimenti inquineranno i campi. Nell’ambito del progetto NewHyPe, i ricercatori del Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC stanno lavorando con partner europei per sviluppare carte da pacciamatura sostenibili e biodegradabili con un rivestimento ibrido protettivo.

I rifiuti di plastica non inquinano solo gli oceani ma anche i terreni agricoli. Secondo uno studio dell’Università di Bayreuth, particelle di plastica grandi e piccole possono essere rilevate nei terreni agricoli convenzionali. I teli di pacciamatura che ricoprono il terreno delle aiuole o dei terreni agricoli in agricoltura e nel giardinaggio contribuiscono all'inquinamento. Hanno lo scopo di prolungare le stagioni di crescita e ridurre le erbe infestanti, ma anche di ridurre l'evaporazione e di migliorare l'equilibrio idrico del suolo.

I film in polietilene a base di petrolio (PE) devono essere raccolti dopo la raccolta. Questo di solito lascia dei residui. Di conseguenza, i residui di PE rimangono nel terreno per decenni e vi si accumulano poiché i microrganismi non sono in grado di scomporli. I frammenti di PE possono avere un impatto fisico sul suolo ed entrare nella catena alimentare. Sebbene siano già disponibili pellicole biodegradabili a base di acido polilattico, sono molto costose. Un team di ricercatori del Fraunhofer ISC di Würzburg sta lavorando con partner di ricerca e industriali provenienti da Germania, Finlandia e Norvegia al progetto NewHyPe per sviluppare alternative biodegradabili e sostenibili. Un sostituto ecologico dei film di grandi dimensioni deve essere poco costoso e poter essere prodotto in serie.

I partner del progetto si affidano alla carta a base di cellulosa per lo sviluppo di pellicole sostenibili. "Un vantaggio della carta è che può decomporsi molto rapidamente senza lasciare residui. Ma questo processo è attualmente troppo veloce. Il materiale non dura per tutta la stagione agricola. Dopo alcune piogge, il materiale si ammorbidisce e la protezione viene non è più efficace", afferma il dottor Klaus Rose, ricercatore presso Fraunhofer ISC. Di conseguenza, è necessario un rivestimento funzionale per stabilizzare la carta e contrastarne il rapido degrado. Il rivestimento protettivo ibrido è realizzato in ORMOCER. La classe di materiali di questi polimeri ibridi inorganici-organici è stata sviluppata più di 30 anni fa presso Fraunhofer ISC. "Il rivestimento è costituito da due diversi componenti, polimero organico e silicato inorganico, che di solito non sono compatibili. Ma in combinazione forniscono stabilità chimica e meccanica pur mantenendo la degradabilità", spiega il ricercatore. Il materiale sostitutivo dovrebbe durare per una stagione agricola di circa tre-sei mesi e poi dovrebbe decomporsi completamente. I primi test hanno dimostrato che la patinatura della carta ne aumenta la tenacità ad umido, rendendola più stabile rispetto alla controparte non patinata. Inoltre, un test di compostaggio ha dimostrato che il materiale rivestito si decompone più lentamente.

Oltre al rivestimento funzionale stabilizzante, i partner del progetto stanno lavorando su una carta da pacciamatura ibrida completamente nuova composta sia da cellulosa funzionalizzata con ORMOCER incorporati che da nanocellulosa funzionalizzata, caratterizzata da un'elevata stabilità intrinseca grazie al suo elevatissimo rapporto lunghezza-spessore. Ciò comporta l’unione delle fibre di cellulosa con un legante polimerico ibrido, reticolando le singole fibre come un adesivo. La densità della maglia influisce sulla stabilità. Questo sistema legante funge effettivamente da rivestimento. Di conseguenza, la carta ibrida non richiede alcun rivestimento aggiuntivo. "La carta dovrebbe essere idrofobizzata, cioè essere resa idrorepellente. Inoltre, deve essere più resistente allo strappo rispetto alla carta normale. La stabilità meccanica e la resistenza ai raggi UV sono proprietà importanti. Dovrebbe essere arata dopo la raccolta." spiega il chimico. L’ottimale del composito è la vera sfida. Non appena questo sarà completamente sviluppato, anche l'industria degli imballaggi potrebbe trarre vantaggio dal nuovo materiale: "La carta biodegradabile al posto delle pellicole di plastica fornirebbe un contributo significativo alla protezione dell'ambiente", afferma Rose.