05/09/2016

L'invenzione del super imballaggio riciclabile

Come gli esperti di NextMaterials sono riusciti a individuare una nuova sostanza eco-sostenibile con cui sostituire le confezioni più “dure a morire”. In pista poi altre novità per la stampa digitale

Sostenibilità e creatività. Lungo gli assi portanti di queste due coordinate si sono sviluppati alcuni dei progetti di maggior rilievo realizzati da NextMaterials: soluzioni innovative ad alta vocazione green destinate ad aprire nuovi orizzonti nel campo della ricerca e dello sviluppo di materiali, finiture e trattamenti a elevato livello tecnologico.

Spin-off del Consorzio interuniversitario nazionale per la scienza e tecnologia dei materiali (Instm), NextMaterials nasce nel 2011 dalla volontà di tre soci provenienti dal mondo accademico per favorire il trasferimento della ricerca al mondo della produzione. Sin dalla sua fondazione ha consolidato diverse aree di attività, pronte al trasferimento operativo in completo regime di autonomia: dalla fornitura di soluzioni dotate di varie funzionalità quali fotocatalisi, antibattericità e autopulizia (applicabili anche ai tessuti), alla realizzazione di filtri per garantire la depurazione dell’aria e il miglioramento della conservazione in sicurezza dei prodotti alimentari, fino allo sviluppo di packaging intelligente.

«Il nostro obiettivo principale è quello di supportare in modo innovativo la ricerca accademica», afferma il professor Alberto Cigada, uno dei soci fondatori di NextMaterials. «Per questo reinvestiamo la maggior parte dei nostri ricavi in contratti di ricerca con l’università e nel sostegno a giovani ricercatori; una delle finalità dello spin-off è infatti quella di consentire a giovani dottorandi/dottori di ricerca la possibilità di continuare l’attività sviluppata nelle loro tesi, così da finalizzarla al trasferimento industriale». Lo spin-off milanese non distribuisce utili e ha come scopo la cessione di quei rami di azienda che hanno raggiunto “maturità” imprenditoriale; il proposito fondamentale è proprio quello di “preindustrializzare” i risultati della ricerca accademica per poi trasferirli al mondo industriale vero e proprio, così da non sprecarli ma trasformarli in finanziamenti per una nuova ricerca.

In cerca di brevetto

Proprio sul fronte del packaging di nuova generazione, NextMaterials sta investendo buona parte delle proprie risorse in termini di ricerca, sviluppo e innovazione, con una profonda convinzione di fondo: un imballaggio davvero sostenibile deve avere un unico canale di riciclo. «I materiali oggi usati per il packaging hanno problemi di sostenibilità ambientale non risolti», afferma Cigada. «Ciò deriva dal fatto che in moltissimi casi gli imballaggi vengono realizzati con più di un materiale. Pensiamo solo a quelli di un televisore o di un qualsiasi altro elettrodomestico: troviamo il cartone ondulato dello scatolone esterno, il polistirene espanso per i riempimenti interni, fogli di polietilene a bolle, componenti in plastica varia, tutti materiali che seguono diversi percorsi di raccolta differenziata, spesso non facilmente individuabili. In questa prospettiva, siamo invece abituati da tempo a veder riciclare cartoni, giornali e riviste, e questo anche da prima che il termine “riciclabile” diventasse di uso comune; la sostenibilità è garantita dal fatto che per riciclare è sufficiente “buttare” i pezzi scartati negli appositi bidoni, presenti a pochi metri da ogni casa».

Da queste considerazioni è nato l’interesse di NextMaterials per lo sviluppo di un materiale composito ad alta sostenibilità ambientale, composto per il 50% da fibra di cellulosa ottenuta da carta/cartone riciclato e per il restante 50% da una matrice polimerica; si chiama Poly-paper ed è realizzato senza sottrarre terreno fertile all’agricoltura, è appunto riciclabile nella filiera carta/cartone (da sempre la più diffusa), si caratterizza per un’elevata rigidità (tripla rispetto ai tradizionali materiali polimerici), si può processare con tutte le tecnologie tradizionali di lavorazione dei polimeri ed è completamente idrosolubile. «Un nuovo materiale ad alte prestazioni che rappresenta un risultato di cui andiamo molto fieri e per il quale abbiamo depositato in co-titolarità con il Politecnico di Milano una domanda di brevetto sia a livello italiano sia internazionale. Se questo brevetto verrà concesso, sarà necessario trovare un adeguato partner per industrializzare il materiale; perché, come diciamo sempre, “technology transfer is our dream”».

In collaborazione con una società specializzata in packaging alimentare, lo spin-off sta studiando anche le possibilità di utilizzo della stampa digitale ad altissima velocità. Le tradizionali tecnologie di stampa flessografica consentono di realizzare imballaggi tutti uguali tra loro, mentre la stampa digitale ad altissima velocità (alcuni metri al secondo) consente teoricamente di produrre milioni di imballaggi uno diverso dall’altro. Ciò potrà garantire al packaging non solo nuovi valori di marketing, personalizzazione massiva e fidelizzazione del consumatore, ma di introdurre anche nuove valenze legate alla tracciabilità, alla sicurezza alimentare e all’anticontraffazione. «È questo un campo in cui tecnologia, informatica e big data devono inventarsi nuove e creative sinergie», sostiene Cigada.

Matrice idrosolubile

Gli studi di NextMaterials non si sono però fermati qui e hanno deciso di spingersi oltre, nel campo della tecnologia di stampa 3D, che richiede anch’essa soluzioni innovative con caratteristiche di elevata sostenibilità di cui sono invece sprovvisti i materiali oggi maggiormente utilizzati quali l’Abs (che, come tutti i polimeri non biodegradabili, ha seri problemi di riciclabilità), il Pla (compostabile ma non riciclabile) e il Pva (utilizzato per la realizzazione di supporti idrosolubili, non è però riciclabile, è troppo sensibile all’umidità e presenta problemi di stabilità nel tempo).

«La nostra idea di partenza», riprende ancora Cigada, «è stata quella di sviluppare un materiale per stampa 3D ottenuto da materiali riciclati e a sua volta facilmente riciclabile. Per poterlo destinare al “macero” con carta e cartone è stato però necessario utilizzare una matrice idrosolubile, in grado di sciogliersi in acqua formando composti senza alcun rischio di tossicità: da qui il 3Dpaper, un materiale estremamente versatile e “creativo”, dotato di caratteristiche particolari e innovative, che presenta una bassa temperatura di estrusione, un’alta velocità di stampa (con piatto freddo e senza lacca), è saldabile tramite bagnamento con acqua, levigabile dopo immersione in alcool denaturato, facilmente impermeabilizzabile e colorabile».

Una delle sue peculiarità più rilevanti è sicuramente rappresentata dalla possibilità di modificare anche in modo complesso la forma dei prodotti stampati in 3D grazie alla tecnologia che è stata chiamata Shape memory forming. «I pezzi stampati in piano possono essere formati e irrigiditi con un trattamento termico e il materiale così ottenuto acquisisce appunto memoria di forma, permettendo la realizzazione di oggetti altrimenti impossibili da concepire», conclude Cigada. «Dopo una prima fase di riscaldamento rapido a 90° C, si può infatti passare alla modellazione manuale durante il raffreddamento o direttamente su supporto. Giunto alla temperatura ambiente, il materiale acquisisce una forma temporanea, rimodellabile più volte; decisa quella definitiva, può essere consolidata con un trattamento di due ore a 140°C». E a questo punto, la sintesi creativa tra tecnologia, arte e sostenibilità può essere fermata solo dai limiti dell’umana fantasia…

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