Start-up italiana produce bioplastiche da scarti della lavorazione del latte

EggPlant ed ENEA per un nuovo modello di economia circolare

Da un problema ambientale alla creazione di una nuova start-up per la produzione di bioplastiche

Il termine “economia circolare” fa riferimento ad un’economia pensata per potersi rigenerare da sola. In un’economia circolare i flussi di materiali sono di due tipi: quelli biologici, in grado di essere reintegrati nella biosfera, e quelli tecnici, destinati ad essere rivalorizzati senza entrare nella biosfera.

L’economia circolare è dunque un sistema economico pianificato per riutilizzare i materiali in successivi cicli produttivi, riducendo al massimo gli sprechi.

Il modello economico lineare “take-make-dispose” si basa sull’accessibilità di grandi quantità di risorse ed energia ed è sempre meno adatto alla realtà in cui ci troviamo ad operare. Le iniziative a sostegno dell’efficienza, che lavorano per la riduzione delle risorse e dell’energia fossile consumata per unità di produzione, da sole possono ritardare la crisi del modello economico, ma non sono sufficienti a risolvere i problemi dati dalla natura finita degli stock.

Si pone quindi come necessaria la transizione dal modello lineare ad un modello circolare, che nella considerazione di tutte le fasi, dalla progettazione, alla produzione, al consumo, fino alla destinazione a fine vita, sappia cogliere ogni opportunità di limitare l’apporto di materia ed energia in ingresso e di minimizzare scarti e perdite, ponendo attenzione alla prevenzione delle esternalità ambientali negative e alla realizzazione di nuovo valore sociale e territoriale.

A questi principi tecnico-economici fa riferimento il progetto scientifico Biocosì sviluppato dall’Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile (ENEA) in collaborazione con la start-up pugliese EggPlant che ha ideato e sviluppato un processo biotecnologico innovativo per la conversione degli scarti lattiero-caseari in bioplastiche a base di poliidrossialcanoati (PHA).

Il progetto Biocosì: la start-up per la produzione di bioplastiche

Il progetto Biocosì, finanziato con 1,4 milioni di euro dal Programma Operativo Regionale POR-FESR 2014-2020, ha come obiettivo quello di riutilizzare le acque reflue della filiera casearia per produrre una bioplastica biodegradabile e compostabile destinata all’imballaggio alimentare.

Oltre al centro ENEA di Brindisi e la start-up EggPlant, tra i partner di progetto vi sono anche l’Università di Bari, le aziende CSQA, RL Engineering, Caseificio Colli Pugliesi, Compost Natura e la rete di laboratori pubblici di ricerca Microtronic, coordinata dall’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR.

Tale progetto si basa su due principali aspetti innovativi: da un lato, il processo di separazione a membrana sviluppato da ENEA Brindisi (Fig. 1) per il frazionamento del siero di latte, che consente il recupero differenziato sia di tutte le componenti di interesse commerciale (sieroproteine/peptidi, lattosio e sali minerali) sia di acqua ultrapura. Dall’altro lato, invece, il processo di fermentazione ed estrazione ottimizzato da EggPlant per la conversione del lattosio estratto dagli scarti della lavorazione del latte in granuli di PHA.

Tecnologia a membrane ENEA Brindisi per il trattamento di acque reflue — Figura 1 – Impianto di separazione a membrane realizzato presso i laboratori del Centro di Ricerca ENEA di Brindisi per il frazionamento ed il recupero delle principali componenti a valore aggiunto presenti nel siero di latte e di acqua ultrapura.

Tale processo risponde a due domande/problemi principali: da un lato far fronte al costoso smaltimento dei rifiuti delle aziende lattiero-casearie e dall’altro fornire dei nuovi materiali biodegradabili e quindi non inquinanti per l’imballaggio degli alimenti.

La soluzione a queste due problematiche proposta dal progetto Biocosì prevede la creazione di prodotti a valore aggiunto (bioplastiche) a partire da una materia prima di scarto (siero di latte) in un’ottica di economia circolare.

I poliidrossialcanoati (PHA)

I poliidrossialcanoati (PHA) sono polimeri poliesteri termoplastici completamente biodegradabili che possono essere prodotti per via biologica a partire da fonti rinnovabili, contrariamente alla maggior parte dei materiali termoplastici diffusi oggi sul mercato, che sono ricavati da petrolio e di solito recalcitranti alla biodegradazione.

I PHA sono dei prodotti intracellulari di diverse specie batteriche appartenenti principalmente ai generi Bacillus, Rhodococcus, Ralstonia e Pseudomonas e sono ottenuti per via fermentativa utilizzando come substrato zuccheri o lipidi. Queste macromolecole lineari, in particolari condizioni di coltura, quale l’assenza di determinati nutrienti come azoto, fosforo e zolfo, vengono accumulate dai batteri come fonte carboniosa di riserva, sotto forma di granuli (Fig. 2). I granuli possono raggiungere elevate concentrazioni, fino anche al 90% del peso secco della massa batterica. La composizione dei poliidrossialcanoati è molto varia e dipende dal tipo di batteri da cui sono sintetizzati nonché dalla matrice di coltura.

Immagine al microscopio di cellule batteriche contenenti granuli di PHA — Figura 2 – Fotografia al microscopio elettronico di una cellula del batterio *Alcaligenes latus* con in evidenza i granuli intracellulari di poliidrossialcanoati.

La start-up EggPlant: un’altra start-up per la sintesi di bioplastiche

EggPlant è una start-up pugliese fondata l’8 agosto del 2013 da Domenico Centrone, Vito Emanuele Carofiglio e Paolo Stufano (Fig. 3) per sviluppare un processo che consente di trattare e depurare acque reflue contenenti scarichi organici e di utilizzare i composti così ottenuti come materia prima per la sintesi di biopolimeri mediante batteri in grado di accumulare PHA.

Tale start-up è stata segnalata tra le dieci migliori imprese nell’ambito del Premio per lo Sviluppo Sostenibile in Italia e si è aggiudicata nel corso degli ultimi cinque anni diversi premi e finanziamenti nazionali ed internazionali.

I fondatori della start-up pugliese EggPlant — Figura 3 – I tre fondatori della start-up pugliese EggPlant per la produzione di bioplastiche: Domenico Centrone (ingegnere), Vito Emanuele Carofiglio (biologo) and Paolo Stufano (chimico).

Tale impresa si ispira ai principi dell’economia circolare con l’obiettivo “zero rifiuti a fine processo” che risponde non solo ad esigenze di natura etica ed ambientale, ma anche di natura economica, legate ai costi elevati dello smaltimento dei reflui caseari, consentendo oltretutto di tagliare di circa il 23% il costo unitario di produzione di PHA.

La sfida delle bioplastiche

La produzione mondiale di plastica cresce ogni anno e supera ad oggi le 400 Mton/a. Circa il 6% della plastica prodotta finisce nell’ambiente naturale e negli oceani dove attualmente galleggiano oltre 269 milioni di tonnellate di plastica!

Per arrestare l’accumulo di plastica nell’ambiente è fondamentale migliorare la gestione dei rifiuti, al fine di rimuovere la plastica dall’ambiente, e passare ad un’alternativa intrinsecamente sicura: la plastica biodegradabile!

Le materie plastiche biodegradabili hanno le stesse proprietà di quelle convenzionali ma possono offrire l’ulteriore vantaggio di non creare sprechi e ridurre l’impronta di carbonio quando sono a base biologica.

Tuttavia, la plastica tradizionale di origine fossile non biodegradabile è economica (<2 €/kg) mentre finora la plastica biodegradabile costa fino a 6 €/kg. Pertanto, il costo del passaggio a questo nuovo materiale può essere inaccettabile per i paesi poveri. E sono proprio questi paesi i punti caldi del rilascio incontrollato di rifiuti di plastica e qualsiasi cambiamento che non dovesse coinvolgerli sarà semplicemente inefficace per l’obiettivo globale di lotta all’inquinamento ambientale a ai cambiamenti climatici.

Nicola Di Fidio