Bioplastiche di chitina e cheratina contro il cambiamento climatico

Se intendiamo continuare a far passare la plastica al punto che il petrolio non è più redditizio, facilmente accessibile o socialmente accettabile , dovremo ricorrere a materiali più ecologicamente sostenibili. Come ogni altra cosa nel nostro mondo industriale, alla fine possiamo imparare che queste cose sono effettivamente dannose per il nostro ecosistema in un modo o nell’altro, ma vale la pena considerare come potremmo usare la chitina e la cheratina nella produzione.

Chitin / Chitosano
Guardando oltre la vita delle piante, possiamo trovare biopolimeri nelle parti più difficili di funghi, molluschi, artropodi, crostacei e insetti. La chitina è un polimero derivato dal glucosio che costituisce le pareti cellulari, le squame, i becchi, i gusci e gli esoscheletri nelle suddette creature ed è stato usato per addensare la carta e il cibo. Poiché si trova in eccesso quando si tratta di rifiuti di crostacei, è sempre più ricercato un numero crescente di applicazioni, incluso come fertilizzante per attivare i meccanismi di difesa delle piante. Un polimero correlato è il chitosano, ottenuto dalla chitina trattata con una sostanza alcalina, come l’idrossido di sodio.

1,2 m, 5,2 kg di pala per turbina fabbricata interamente con cellulosa e chitosano, i biopolimeri più onnipresenti sulla terra e prodotti in grandi quantità in quasi tutti gli ecosistemi. Entrambi gli ingredienti sono ottenuti da sottoprodotti del settore, con conseguente produzione con impronta ecologica negativa. Immagine per gentile concessione della Singapore University of Technology and Design.

Sebbene siano state sviluppate materie plastiche a base di chitina e chitosano , la produzione industriale dei materiali deve ancora essere sviluppata, non che la produzione di plastica debba sempre essere “scala industriale”. Una startup chiamata The Shellworks sta lavorando a quella che sembra essere una produzione di plastica chitina su piccola scala . Ci sono anche una serie di progetti di ricerca nelle opere dedicate alla stampa 3D di materiali chitinici , oltre a Chitinous , una startup nata dall’Università di Tecnologia e Design di Singapore basata su alcune ricerche piuttosto interessanti che combinano chitina e cellulosa .

Mediated Matter Lab del MIT ha svolto alcuni lavori interessanti usando la chitina , in cui un braccio robotico industriale montato con un estrusore ha depositato diverse miscele di materiali a base di chitina. Le conchiglie di artropodi sono state macinate per creare chitosano e combinate con acqua e cianobatteri che hanno aggiunto proprietà funzionali come resistenza all’acqua e conducibilità. Diverse miscele dei materiali sono state depositate per creare strutture con gradienti funzionali, meccanici e ottici. Una volta depositati, i materiali si sono asciugati e induriti nell’aria.

Cheratina
Con una durezza simile alla chitina, la cheratina è la principale proteina strutturale che compone i capelli, le unghie, le piume, gli artigli, gli zoccoli, le corna e lo strato esterno di pelle sui vertebrati. Come gli altri materiali strutturali resistenti che abbiamo discusso qui, i ricercatori hanno esplorato la produzione di materiali plastici usando la cheratina, ma con meno successo, dato che è una proteina e non può essere facilmente riscaldata senza distruggere le proteine ​​nel processo.

Film bioplastico a base di cheratina derivato da piume di pollo. Immagine gentilmente concessa dall’International Journal of Biological Macromolecules.

Alcuni studi hanno prodotto film a base di cheratina, inclusa la cheratina derivata da piume di pollo e lana di pecora . Tali film possono anche essere miscelati con la cellulosa per creare una forte bioplastica. Sono state fatte alcune ricerche sulla stampa 3D con cheratina , ma molti altri progetti coinvolti nella bioprinting dei cheratinociti umani, le cellule della pelle producono cheratina.

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