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ATTIVITA’ DI RICERCA

Nuove metodologie per il riciclo di materiali da imballaggio in Tetra Pack mediante processi meccanici, per la realizzazione di materiali compositi, e termochimici finalizzati alla produzione di carboni attivi.

I contenitori per bevande in Tetra Pack sono materiali "poliaccoppiati", cioè costituiti da più strati di materiali quali carta, polietilene e alluminio. La loro composizione varia a seconda del tipo di contenitore, l’aseptic è costituito da carta per il 75%, polietilene per il 20% e alluminio per il restante 5% , mentre l’ambiente, esente da alluminio, contiene carta per l’80% e polietilene per il 20%. progetto codice RS20
Allo stato attuale l’unico sito in cui vengono riciclati questi materiali è la cartiera di Santarcangelo (Reggio Emilia) dove, attraverso processi di triturazione in presenza di acqua a 60°, si riesce a separare la cellulosa dagli altri materiali, con produzione la "Cartalatte".
Non esistendo in Sicilia o nel Sud Italia nessuna realtà in grado di effettuare una lavorazione di questo genere e non essendo proponibile la raccolta e il trasporto di questi materiali all'unico sito di riciclo a causa degli elevati costi di trasporto, la soluzione più congrua va studiata per ogni realtà locale.
Una valida alternativa al riciclo in cartiera, che eviterebbe i problemi economici e ambientali, è stata studiata nell’ambito di questo progetto di ricerca. In particolare, sono stati messi a punto delle metodologie per il riciclo dei materiali in Tetra Pack finalizzate alla produzione di materiali compositi biodegradabili, carboni attivi e recupero energetico.
Il riciclo meccanico è stato eseguito su campioni di Tetra Pack multistrato senza alluminio, i quali, dopo opportuna macinazione, sono stati utilizzati come carica per la preparazione di materiali compositi biodegradabili. In particolare, sono stati preparati materiali compositi con il Poly(ε-caprolattone) (PCL), l’acido polilattico (PLLA) ed il polietilene ad alta densità (HDPE) e per la preparazione di schiume a base di polivinilalcol (PVOH) e a base polivinilalcolammina (PVOH/Am). I risultati mostrano una buona compatibilità, dispersione e resistenza al calore dei compositi ottenuti. Il multistrato macinato è stato anche utilizzato come carica in vernici incrementando la loro tixotropicità. progetto codice RS20
Il riciclo temochimico del tetrapak contenente lo strato di allumino è stato eseguito sottoponendo a trattamenti termici i campioni polverizzati a temperature variabili tra i 400 e 600°C. La pirolisi è stata effettuata in un piccolo reattore da laboratorio "batch" in ambiente controllato. Si sono ottenute tre fasi una solida una liquida e una gassosa. La fase solida è costituita da carbone che dopo un opportuno processo di attivazione, ad alte temperature, viene attivato. progetto codice RS20
Questo è un materiale ad alto valore aggiunto che può essere utilizzato nella depurazione delle acque, aria, etc. Le fasi liquida e gassosa essendo costituite da materiale combustibile ad alto potere calorifico, si possono utilizzare per l’ottenimento di energia in impianti di cogenerazione. Si stanno mettendo a punto dei processi di gassificazione che minimizzano la quantità di solido e producono miscele combustibili di notevole interesse sia per impianti di produzione di energia tradizionali che celle a combustibile.

Sviluppo di materiali termoplastici a base poliammidica per la produzione di imballaggi flessibili biodegradabili ed alto effetto barriera.

Per il loro potenziale impatto sulla complessa questione dello smaltimento dei rifiuti plastici, negli ultimi anni i polimeri biodegradabili sono stati oggetto di grande attenzione, sia nel campo della ricerca di base che in quello della produzione industriale. I poliesteri alifatici sono stati individuati fra i composti più promettenti per la realizzazione di materiali biodegradabili ed alcuni sono già commercializzati. Questi materiali, tuttavia, non possiedono proprietà termiche e meccaniche in grado di soddisfare le più varie esigenze per sviluppi applicativi.

Le poliammidi si biodegradano con difficoltà, però possiedono una stabilità termica più elevata ed una maggiore resistenza alla trazione e presentano un elevata resistenza alla diffusione dei gas. E’ ragionevole quindi combinare le proprietà favorevoli di queste due classi di polimeri per produrre nuovi materiali, che abbiano non solo una buona biodegradabilità ma anche proprietà meccaniche e di processabilità utilizzabili per le applicazioni nel settore del packaging.

Per la produzione di poliesteri-ammidi sono state utilizzate due metodologie diverse: la prima prevede la preparazione di materiali polimerici a partire dai monomeri utilizzando prodotti di origine naturale a base di acido sebacico, alcoli naturali ed alchilammine. Sono stati ottenuti dei materiali molto interessanti con buone proprietà e un buon grado di biodegradablità. L’altro processo utilizza invece materiali polimerici già esistenti sul mercato e attraverso reazioni di scambio vengono prodotti materiali polimerici che contengono entrambe le unità di partenza ma sulla stessa catena polimerica. A seguito di contatti con aziende del settore (Mossi e Ghisolfi, uno dei maggiori produttori mondiali di PET) l’attività di ricerca è stata indirizzata alla preparazione di copolimeri a base di PET e di poliammide MXD6, uno dei polimeri con altissimo effetto barriera. Siamo riusciti a preparare copolimeri di questi due materiali allo scopo di incrementare la percentuale di MXD6 che nei prodotti commerciali attualmente non supera il 5%.

progetto codice RS20

Sviluppo di metodologie avanzate di spettrometria di massa per la qualità alimentare e la diagnostica.

L’IPCB ha una lunga tradizione nel settore della caratterizzazione di materiali polimerici sia di sintesi che naturali ed è uno di laboratori leader a livello nazionale che internazionale con un robusto parco strumentale. Con questo progetto sono stati acquisiti due spettrometri di massa ad altissima tecnologia un MALDI/TOF/TOF ed un Q/TOF che ci permettono di competere con i migliori laboratori europei ed americani. Questo tipo di strumentazione si sta rivelando di notevole aiuto nel settore della sofisticazione alimentare come per esempio nel settore caseario e nella diagnostica clinica di numerose patologie non altrimenti diagnosticabili.

L’indagine sulla sofisticazione dei prodotti caseari, in particolare sulla adulterazione della mozzarella di bufala, è stata eseguita mediante la spettrometria di massa MALDI-TOF.

La mozzarella che si fregia di questa "etichetta" ha una serie di caratteristiche che si traducono in una sicura garanzia per il consumatore: tipicità di origine, qualità delle materie prime utilizzate, tradizione del processo produttivo. Le adulterazioni più comuni della mozzarella di bufala sono dovute all’aggiunta del latte vaccino, tre volte più economico di quello di bufala. Ultimamente però, sono state riscontrate anche aggiunte di latte di pecora che, benché più costoso di quello di mucca, ha un sapore più affine a quello di bufala. In passato le più comuni tecniche di analisi utilizzate per questo genere di indagine, erano state l’elettroforesi (IEF) e la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC). Tali tecniche sebbene capaci di determinare la presenza del latte vaccino nella mozzarella di bufala, anche in quantità inferiori al 5%, si sono rivelate piuttosto lente e laboriose. La Spettrometria di massa MALDI-TOF si è, invece, dimostrata più rapida ed altrettanto efficace delle summenzionate tecniche.

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