Polimeri biodegradabili: classificazione, esempi

I polimeri biodegradabili o biopolimeri sono utilizzati negli imballaggi, nell’agricoltura, nella medicina e in altri settori. Le stesse proprietà di durabilità che rendono la plastica ideale per molte applicazioni possono portare a problemi di smaltimento dei rifiuti nel caso delle plastiche tradizionali derivate dal petrolio.

I polimeri biodegradabili sono una classe speciale di materiali rispettosi dell’ambiente che sono benefici per l’umanità senza effetti negativi sull’ambiente. A differenza dei polimeri convenzionali che sono a base di petrolio, non degradabili e causano un inquinamento significativo dopo il loro utilizzo finale, questi polimeri biodegradabili si degradano sotto l’azione di agenti esterni e producono semplici sottoprodotti

Questi materiali, infatti, non sono facilmente biodegradabili e per la loro resistenza alla degradazione microbica si accumulano nell’ambiente. Pertanto già dal 1980 gli studi si sono rivolti alla creazione di polimeri biodegradabili il cui comportamento dipende dalla loro composizione, metodo di produzione e condizioni di utilizzo. 

 I polimeri biodegradabili rappresentano una piccola quantità, circa l’1%, della produzione totale di plastica mondiale, ma stanno crescendo del 20%–30% in più rispetto ai polimeri di origine fossile, non ancora in grado di soddisfare la domanda mondiale.

In teoria, tutti i polimeri lo sonobiodegradabili perché si degradano nel tempo, il che può richiedere decenni. Tuttavia, solo quelli che possono degradarsi rapidamente in un periodo compreso tra pochi mesi e due anni sono considerati polimeri biodegradabili

Classificazione dei poliesteri alifatici

Tra i composti biodegradabili ad alto peso molecolare vi sono i poliesteri alifatici i cui legami esterei sono idrolizzabili. I poliesteri alifatici, a seconda del legame dei monomeri costituenti, possono essere classificati in

• poliidrossialcanoati (PHA) stabili ai raggi U.V. a differenza di altri tipi di bioplastiche sintetizzati da idrossiacidi. Esempio sono l’acido poliglicolico e l’acido polilattico
• polialcheni dicarbossilati preparati per policondensazione di dioli e acidi bicarbossilici. Esempi sono il polibutilene succinato e il polietilene succinato.

Esempi di polimeri biodegradabili

Acido poliglicolico PGA

L’acido poliglicolico un poliestere alifatico derivato da risorse di combustibili fossili. Si ottiene mediante polimerizzazione per apertura dell’anello di un lattone ciclico, il glicolide o per condensazione di acido glicolico

È un polimero biodegradabile che ha un’elevata resistenza meccanica e elevate proprietà di barriera ai gas. Presenta  un’eccellente stabilità a breve termine e si biodegrada entro circa 12  mesi.

Acido polilattico PLA

L’acido polilattico è un poliestere semicristallino alifatico idrolizzabile. È  prodotto dalla reazione di condensazione diretta del suo monomero, l’acido lattico o mediante polimerizzazione per apertura dell’anello di un lattone ciclico, il lattide. Stante la sua biocompatibilità è utilizzato in numerose applicazioni biomediche.

Ha buone proprietà meccaniche ma è idrofobo  per la presenza di gruppi laterali –CH₃ e ha scarsa tenacità, lento velocità di degradazione e bassa stabilità termica. Tuttavia è un’alternativa sostenibile ai prodotti di derivazione petrolchimica. L’acido lattico, infatti, può derivare ​​dalla fermentazione di sottoprodotti agricoli come l’amido di mais o altre sostanze ricche di carboidrati come mais, zucchero o grano.

Polibutilene succinato PBS

Il polibutilene succinato è sintetizzato con un processo di transesterificazione dei diesteri derivanti dall’acido succinico o un processo di esterificazione diretta a partire dall’acido bicarbossilico. Può essere ottenuto anche dalla reazione tra acido succinico e 1,4-butandiolo.

Ha proprietà interessanti, tra cui biodegradabilità , lavorabilità allo stato fuso e resistenza termica e chimica. La sua elevata flessibilità ne garantisce l’utilizzo in molte applicazioni che coinvolgono la produzione di film. Si possono inoltre ottenere teli per pacciamatura che trovano ampia applicazione nei settori dell’agricoltura e orticoltura

Polietielene succinato PES

Il polietilene succinato è sintetizzato dagli acidi dicarbossilici per:

• polimerizzazione ad apertura dell’anello dell’anidride succinica con ossido di etilene
• policondensazione di acido succinico e glicole etilenico.

È uno dei poliesteri biodegradabili e biocompatibili più promettenti ed è ampiamente utilizzato in diverse applicazioni biomediche come vettore di farmaci. Ha proprietà meccaniche paragonabili al polipropilene e bassa densità come il polietilene