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Biocompositi imballaggi alimentari sostenibili, con i resti di potatura di avocado

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I rifiuti agricoli offrono una soluzione eco-friendly per il packaging alimentare. Ricercatori hanno sviluppato biocompositi rinforzati con fibre di cellulosa estratte dai residui di potatura di avocado, combinandole con polietilene bio-based per creare materiali da imballaggio innovativi e più sostenibili.

La sfida ambientale posta dall’eccessivo utilizzo di imballaggi in plastica non biodegradabile ha spinto la ricerca a esplorare soluzioni sostenibili basate su materiali rinnovabili e il riciclo degli scarti. Uno studio pubblicato sulla rivista Advanced Sustainable Systems ha compiuto un passo avanti significativo in questa direzione, sviluppando biocompositi rinforzati con fibre naturali estratte dai residui di potatura di avocado per applicazioni di imballaggio alimentare eco-friendly.

Questa innovativa ricerca, condotta da un team di scienziati della Universidad de Córdoba, e dell‘Università di Girona e di altri enti, potrebbe rivoluzionare il settore degli imballaggi, offrendo materiali ad alte prestazioni ma a basso impatto ambientale grazie all’impiego di risorse rinnovabili e al recupero di sottoprodotti agricoli.

Fibre di cellulosa estratte dai residui di potatura di avocado come rinforzo per matrici polimeriche bio-based

Nello studio, i ricercatori hanno isolato le preziose fibre di cellulosa presenti nei resti di potatura di avocado mediante un trattamento alcalino. Queste fibre naturali sono state accuratamente caratterizzate e successivamente incorporate come rinforzo in una matrice di polietilene bio-derivato, con l’aggiunta di un agente di compatibilizzazione per migliorare l’adesione interfacciale.

I biocompositi così formulati uniscono le proprietà della matrice polimerica bio-based al rinforzo strutturale delle fibre di cellulosa di avocado, dando vita a un materiale composito eco-sostenibile e dalle elevate prestazioni meccaniche.

Biocompositi polietilene bio/fibre di avocado con proprietà meccaniche migliorate per applicazioni di imballaggio alimentare

Per valutare le potenzialità di questi nuovi biocompositi imballaggi alimentari sostenibili, i ricercatori hanno analizzato campioni con percentuali di fibre di avocado variabili tra il 10% e il 40% in peso. I risultati hanno evidenziato miglioramenti significativi delle proprietà meccaniche all’aumentare del contenuto di fibre naturali.

L’aggiunta delle fibre di avocado alla matrice di polietilene bio ha comportato un incremento della resistenza a trazione fino al 49% e un impressionante aumento del 325% del modulo di Young nei campioni con il 40% di fibre”, spiega il professor Quim Tarrés, uno degli autori dello studio.

Numeri che confermano l’efficacia del rinforzo apportato dalle fibre di cellulosa di avocado. In particolare, i campioni biocompositi con il 40% di fibre hanno raggiunto una resistenza a trazione di 37 MPa e un modulo elastico di 1,5 GPa, più che triplicando la rigidità rispetto alla matrice polimerica pura.

Questi straordinari miglioramenti delle prestazioni meccaniche rendono i biocompositi polietilene bio/fibre di avocado ideali per applicazioni di imballaggio alimentare, garantendo robustezza e durabilità ai packaging sostenibili.

MPa e GPa

37 MPa è il valore della resistenza a trazione raggiunta dai biocompositi con il 40% di fibre di avocado. L’unità MPa sta per “Megapascal” e rappresenta l’unità di misura della pressione o della tensione.
Un valore di 37 MPa indica un’elevata resistenza alla rottura sotto sforzo di trazione, fondamentale per garantire robustezza ai materiali da imballaggio.
1,5 GPa è invece il modulo elastico o modulo di Young misurato per i campioni biocompositi al 40% di fibre. Il GPa (Gigapascal) è l’unità di misura utilizzata per il modulo elastico.
Un valore di 1,5 GPa corrisponde a una rigidità e un comportamento elastico molto più elevati rispetto alla sola matrice polimerica. Ciò significa che i biocompositi fibre di avocado/polietilene bio sono molto più resistenti alle deformazioni elastiche rispetto al polimero puro.
In sintesi, 37 MPa e 1,5 GPa sono valori che attestano le ottime proprietà meccaniche di resistenza e rigidità raggiunte integrando le fibre naturali di avocado nella matrice polimerica bio-based.

Studio dimostra il potenziale dei residui agricoli nell’ottica di un’economia circolare per imballaggi alimentari più sostenibili

Oltre alle proprietà macroscopiche, la ricerca ha approfondito anche l’analisi micromeccanica delle fibre di avocado, quantificandone le caratteristiche intrinseche. I risultati hanno rivelato valori di resistenza di circa 437 MPa e un modulo di 33 GPa, confermando l’idoneità di queste fibre naturali come efficace rinforzo per matrici polimeriche bio-based.

Un fattore chiave per sfruttare al meglio il potenziale di rinforzo delle fibre di avocado è stato l’utilizzo di un agente di compatibilizzazione all’interfaccia fibra-matrice. Questo composto ha migliorato l’adesione tra le fasi, favorendo un efficiente trasferimento degli sforzi dalla matrice alle fibre e massimizzando così il contributo del rinforzo fibroso.

Questo studio rappresenta un passo avanti cruciale verso la realizzazione di un’economia circolare applicata agli imballaggi alimentari. Valorizzando i residui agricoli e integrandoli in biocompositi ad alte prestazioni, stiamo gettando le basi per un futuro più sostenibile in questo settore”, commenta il professor Eduardo Espinosa, co-autore della ricerca pubblicata su Advanced Sustainable Systems.

In un’era in cui la sostenibilità ambientale è una priorità crescente, l’utilizzo di biocompositi imballaggi alimentari sostenibili come quelli sviluppati in questo studio potrebbe rivoluzionare il settore del packaging, coniugando prestazioni elevate con un basso impatto ambientale grazie all’impiego di risorse rinnovabili e alla valorizzazione degli scarti agricoli.

L’utilizzo di materiali biocompatibili può aiutare il contrasto al cambiamento climatico:

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