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Bioplastiche in chimica: cosa sono e quali

In questa lezione tratteremo uno dei nuovi argomenti di chimica per il TOLC-MED e TOLC-VET: le bioplastiche.

A seguire, trovi i concetti da sapere per rispondere ai quiz sulle bioplastiche in chimica. In più, guarda la videolezione sulle bioplastiche del nostro tutor e docente di chimica.

Cosa sono le bioplastiche

Che cosa si intende per bioplastiche? Secondo la European Bioplastics, l’associazione che rappresenta le industrie del settore, le bioplastiche sono una grande famiglia di materiali che si differenziano fra di loro per caratteristiche e modalità d’uso.

Più esattamente un materiale è considerato bioplastica se è:

  • biobased, prodotto da biomasse (materie prime rinnovabili) ma non è biodegradabile;
  • biodegradabile ma prodotto con materie prime non rinnovabili;
  • sia biobased che biodegradabile, come le bioplastiche a base di amido.

Precisiamo che un materiale è biobased se è ottenuto, in parte o interamente, da biomasse. Le biomasse sono piante come la cellulosa, la canna da zucchero o il mais.

Invece, un materiale è biodegradabile se subisce la biodegradazione, ossia il processo chimico in cui i microorganismi presenti nell’ambiente (muffe, funghi, batteri) lo trasformano in sostanze naturali come acqua, anidride carbonica e compost.

Quindi, è fondamentale capire che biobased non significa biodegradabile. La biodegradabilità di un materiale dipende dalla sua struttura chimica. Per cui, una plastica prodotta da materiali fossili è biodegradabile (anche se in tempi molto lunghi) mentre altre realizzate da biomasse potrebbero non esserlo, come ad esempio il bioPET.

I vantaggi delle bioplastiche rispetto alle materie plastiche comuni sono:

  • il risparmio di risorse fossili, sostituite da biomasse che si rigenerano annualmente;
  • la biodegradabilità di alcune di esse. Le bioplastiche vengono riassorbite dall’ambiente più rapidamente, di solito massimo 5 anni;
  • la maggiore economicità del processo di riciclo, che richiede meno dispendio energetico rispetto alle plastiche comuni.

Tipi di bioplastiche

Quali sono i tipi di bioplastiche? Come scritto sopra, le bioplastiche sono divise in 3 categorie:

  • non biodegradabili ma parzialmente o interamente biobased, come polietilene, PE, polietilene tereftalato, PET, poliacrilato, PA e politrimetilene tereftalato a base bio, PTT;
  • biodegradabili prodotte da risorse fossili, come il polibutirrato-adipatotereftalato, PBAT.
  • biodegradabili e a base bio, come l’acido polilattico, PLA, poliidrossialcanoati, PHA, polibutilene succinato, PBS e le miscele di amido a base bio.

Non sono bioplastiche il: polietilene, polipropilene, PET non a base bio.

Bioplastiche in chimica

Approfondiamo ora la struttura chimica della bioplastica. Le bioplastiche sono polimeri sintetici, di solito lunghi. Come le plastiche tradizionali, i polimeri sono formati da monomeri.

I polimeri delle bioplastiche si ottengono per condensazione, Infatti, durante il processo di produzione viene eliminata acqua.

Tuttavia, per essere anche biodegradabili è necessario che la catena di polimeri includa uno o più gruppi idrolizzabili come un gruppo ammidico, uretanico, estereo.

Le bioplastiche vengono realizzate a partire da un’ampia varietà di materie prime, miscelate fra loro. Facciamo alcuni esempi:

  • gli olii vegetali, la canna da zucchero e la melassa vengono usate per produrre bioPE, bioPE, bioPA, che non sono compostabili né biodegradabili;
  • con amido di mais, barbabietola da zucchero e tapioca si realizza la PLA, che è sia biodegradabile che compostabile come la PHA, che si ottiene da amido di mais, canna da zucchero, barbabietola da zucchero, biomasse;
  • da fibra di legno, canapa, lino, bambù e simili si ottengono biocompositi biodegradabili e compostabili.

Un altro esempio molto interessante, data la sua ampia diffusione, è il MaterBi ®. Si tratta di una bioplastica brevettata dall’italiana Novamont. MaterBi ® è a base di amido di mais ed è usata per la produzione dei sacchetti biodegradabili smaltibili insieme ai rifiuti organici. Viene anche usata per produrre piatti, bicchieri, posate e altri tipi di imballaggi.

Infine, segnaliamo una nuova bioplastica ricavata dagli scarti di pesce e prodotta da Relicta. Il materiale ottenuto è compostabile, solubile in acqua, biodegradabile ed utilizzabile per gli imballaggi e il confezionamento.

acido polilattico Formula di struttura dell’acido polilattico

Approfondisci: vai all’articolo sulla polimerizzazione della plastica.

Come si formano le bioplastiche

Il processo di produzione delle bioplastiche dipende dai materiali utilizzati. Tra le bioplastiche più diffuse ci sono quelle derivate da polisaccaridi, ossia zuccheri, vegetali (cellulosa o amido) o animali (chitina).

I polisaccaridi vegetali vengono ridotti chimicamente fino a ottenere la molecola del glucosio. A seguire, il glucosio subisce una nuova polimerizzazione da cui si ottengono altre molecole, come l’acido lattico.

Per capire al meglio questo nuovo argomento di chimica per i test di ammissione, guarda la videolezione sulle bioplastiche con tanti esempi nostro tutor e docente di chimica.

Video e immagine nel testo di Orlando Cialli, docente e tutor WAU!

Immagine in evidenza di Tomáš Sova da Pixabay

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