Poliidrossibutirrati: un’alternativa economica ed ecologica alle plastiche fossili

One of the main causes of environmental pollution is the massive use of plastics that are not biodegradable and therefore not environmentally friendly. The search for new materials replacing fossil plastics and having similar physical-chemical properties began in the 1970s. Among the materials polyhydroxybutyrate (PHB) was developed, a microbial polymer belonging to the polyhydroxyalkanoate (PHA) family. PHB is naturally formed in the secondary metabolism of about 300 microbial species and serves to store carbon as an energy source under certain environmental conditions. The study of microbial metabolism has enabled the development of PHB production processes: from the growth of bacteria, to the development of the internal granules, to the polymer extraction phase for the production of the final product. The material obtained is therefore susceptible to biodegradation when exposed to a biologically active environment and has favorable mechanical properties. However, there are various methods to modify the mechanical properties and further tailor the material to the desired use. The production cost of PHB is still very high, making it difficult to create a product that is competitive in the plastics financial market. Ongoing research into fermentation processes and the use of biotechnologies will make possible to partially solve this problem and enable a scale-up process towards a complete replacement of fossil plastics.

Una delle cause principali di inquinamento ambientale è dovuto all’utilizzo massivo delle plastiche non biodegradabili e quindi non compatibili con l’ambiente. Dagli anni ’70 è iniziata la ricerca di nuovi materiali che possano prendere il posto delle plastiche fossili, mantenendo però caratteristiche chimico-fisiche simili ad esse. Tra i materiali individuati c’è il poliidrossibutirrato (PHB), un polimero microbico appartenente alla famiglia dei poliidrossialcanoati (PHA). Il PHB viene naturalmente prodotto nel metabolismo secondario di circa 300 specie microbiche, con lo scopo di immagazzinare carbonio come fonte di energia in determinate condizioni ambientali. Lo studio del metabolismo microbico ha permesso lo sviluppo di processi di produzione del PHB: dalla crescita dei batteri allo sviluppo dei granuli interni, fino alla fase di recupero del polimero per la realizzazione del prodotto finale. Il materiale recuperato è quindi suscettibile a biodegradazione se esposto ad ambienti biologicamente attivi e possiede delle proprietà meccaniche favorevoli. Esistono comunque diversi metodi per modificare le proprietà meccaniche, rendendo il materiale ancora più conforme all’utilizzo richiesto. I costi di produzione del PHB risultano essere ancora molto elevati, rendendo difficile la creazione di un prodotto che possa essere competitivo nel mercato delle plastiche. La continua ricerca dei processi fermentativi e l’uso delle biotecnologie permette di risolvere parzialmente questo problema, rendendo possibile un processo di scale-up in vista di una completa sostituzione delle plastiche fossili con le bioplastiche.