Cambiamento climatico : la promessa del PHA i poliidrossialcanoati

Nel nostro ultimo articolo della nostra serie riguardante la stampa 3D in un mondo sconvolto dal clima, abbiamo discusso della miriade di problemi associati all’acido polilattico (PLA), la plastica e la bioplastica più popolari per le stampanti 3D desktop. Qui analizzeremo una delle alternative più interessanti al PLA che sta emergendo sul mercato.

I poliidrossialcanoati (PHA) sono una famiglia di poliesteri formati attraverso la fermentazione batterica di lipidi o zuccheri. Ciò che lo distingue dal PLA è il fatto che si decomporrà nel suolo e nei corsi d’acqua, sebbene sia più del doppio del prezzo della plastica .

Il poliidrossibutirrato (PHB) è stato il primo polimero PHA ad essere scoperto e commercializzato, a partire dagli anni ’70, quando la prima crisi petrolifera ha spinto aziende e inventori a cercare alternative alla plastica a base di petrolio. Con proprietà simili al polipropilene, il materiale offre caratteristiche benefiche come biodegradabilità, biocompatibilità, piezoelettricità.

Dagli anni ’70 sono state sviluppate nuove varietà di PHA, così come nuove tecniche di produzione su scala industriale. PHBV, PHBHHx e P3HB4HB sono tutte nuove forme di PHA che superano la fragilità e la rigidità del PHB. In particolare, questi materiali hanno trovato importanti applicazioni in medicina perché non sono solo biocompatibili, ma si dissolvono in modo sicuro nel corpo.

Per produrre questi materiali, i batteri vengono generalmente alimentati con olio da semi di piante, tra cui colza, soia e palma all’interno di grandi serbatoi. La biomassa viene quindi estratta dai microrganismi per isolare il PHA. Il PHA viene essiccato, ottenendo una polvere che può essere pellettizzata e combinata con additivi per produrre le proprietà fisiche desiderate. Ciò include resistenza al calore e resistenza al fuoco.

Le aziende coinvolte nella produzione di PHA includono Yield10 Bioscience (precedentemente noto come Metabolix, Inc.), CJ CheilJedang , Danimer Scientific, Zhejiang Tianan Company , Tepha (spin-off di Metabolix), Tianjin Green Biosciences e KANEKA .

Il mercato per PHA è attualmente molto piccolo, a soli $ 73,9 milioni nel 2018 e dovrebbe raggiungere quasi $ 123,7 milioni entro il 2028, secondo Prudour Research . In parte, ciò è dovuto al fatto che i prodotti petrolchimici dominano il settore, rendendo i prodotti petrolchimici molto più economici da produrre. Al contrario, la produzione di PHA è molto ridotta. Il tasso di crescita annuale composto stimato dell’11,2 per cento del mercato PHA tra il 2019 e il 2024 è guidato dalle normative in materia di prodotti petrolchimici, plastica monouso e dalla necessità di diversificare le nostre fonti di plastica, data l’instabilità del petrolio.

Storicamente, Metabolix, ora Yield10 Bioscience, è il più grande produttore di PHA a 50.000 tonnellate all’anno. Per un confronto, NatureWorks, il più grande produttore di PLA, nel 2014 produceva 150 chilotoni di PLA all’anno . Mentre il PLA rappresenta il 13,9 percento del mercato globale delle bioplastiche, con circa 2 milioni di tonnellate all’anno , il PHA rappresenta solo l’1,2 percento

Le aziende, tra cui un paio di startup promettenti , continuano a investire in nuovi ceppi di PHA e nuovi metodi di produzione. Alcuni dei mezzi più entusiasmanti per la produzione di PHA sono la conversione di PHA in rifiuti di plastica , rifiuti di acqua e persino gas serra come metano e anidride carbonica. Genecis è una startup canadese che ha sviluppato un metodo per convertire i rifiuti alimentari in PHA e ritiene di poterlo fare ad un costo del 40 percento in meno rispetto ai metodi commerciali tradizionali.

C’è qualche ricerca sulla creazione di esperimenti di materie plastiche PHA in cui il materiale risultante è stampato in 3D o bioprinted ; tuttavia, puoi mettere le mani su un po ‘di PHA con cui stampare subito. Colorfabb offre una vasta gamma di miscele PHA / PLA, che dispongono di PHA per creare un PLA più duro, meno fragile , anche se non siamo sicuri di quali siano esattamente i rapporti tra PHA e PLA in questi filamenti.

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