PHA

Progetto finanziato nel quadro del POR FESR Toscana 2014-2020

"Produzione eco-sostenibile di poliidrossialcanoati (PHAs) e loro utilizzo in materiali compositi per applicazioni in campo marino/costiero e agricolo/vivaistico"

OBIETTIVI DEL PROGETTO PHA:

Il progetto PHA ha come obiettivi lo sviluppo di un processo di produzione sostenibile di poliidrossialcanoati (PHAs) impiegando batteri fotosintetici in bioreattori di nuova generazione alimentati con acque reflue agroalimentari, e lo sviluppo di relativi compositi termoplastici biodegradabili e compostabili a base di fibre naturali di recupero a basse costo, da impiegare per applicazioni in ambienti terrestri e marini. Nello specifico i nuovi compositi a base di PHA sono sviluppati per le seguenti applicazioni:

• Per produrre oggetti di uso domestico (posateria usa e getta);
• Per produrre vasi per florovivaismo;
• Per produrre vasi e tutori per interventi di ripristino ambientale costiero.

Il partenariato del progetto PHA è composto dal capofila FEMTO Engineering, esperta in realizzazione di stampi per injection moulding e relativa produzione di articoli plastici, ZEFIRO produttore di masterbatches, Cooperativa Sociale Giovanile, azienda di servizi che si occupa, tra le varie, di pulizia di spiagge e di florovivaismo, dai Dipartimenti di Biologia e di Ingegneria Civile ed Industriale dell’Università di Pisa e dell’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISE-CNR), supportati dal subfornitore Laboratori ARCHA.

RISULTATI:

Nel corso del progetto sono stati testati alcuni ceppi di batteri fotosintetici (Purple Non-Sulfur Bacteria) da destinare alla produzione di PHA, utilizzando brodi colturali sintetici oppure due differenti acque reflue agro-industriali a basso costo, provenienti dall'industria lattiero-casearia e dell'olio d'oliva, come mezzo di coltura per la crescita dei batteri. Il processo è stato ridimensionato da laboratorio a scala pilota con un bioreattore tubolare, raggiungendo una produttività della biomassa secca che andava da 86 a 149 mg/L al giorno. In laboratorio, il contenuto di PHA ha raggiunto valori maggiori del 50% della biomassa secca; Il contenuto di PHA è diminuito quando il batterio è stato coltivato all’aperto.

Sono stati prodotti formulazioni di composti biodegradabili a base di PHA e fibre naturali, come fibre di Posidonia Oceanica, segatura di legno e crusca nel corso di processi di estrusione, in presenza di quantità appropriate di plastificante e riempitivo.
I granuli compositi sono stati quindi lavorati mediante stampaggio ad iniezione per ottenere diversi oggetti, da piatti e bicchieri per usi domestici (con impiego di formulazioni a base di PHA/crusca), a vasi per applicazioni in ambito florovivaistico (con impiego di formulazioni a base di PHA/segatura di legno), a vasi e tutori per applicazioni per ripristini ambientali in ambito dunale e marino (con impiego di formulazioni a base di PHA/Posidonia oceanica).

La biodegradabilità dei compositi ottimizzati è stata confermata in diversi ambienti:

• in condizioni controllate di compostaggio e nel terreno per i compositi PHA/segatura di legno, considerando che lo scenario per il fine vita di tali prodotti è l’impianto di compostaggio o come utilizzo in ambito agricolo;
• in acqua di mare su sedimenti marini naturali in mesocosmo e habitat di dune per i compositi PHA/Posidonia oceanica, perché le loro potenziali applicazioni sono nell'ambiente marino, come nel caso di impiego per interventi di ingegneria naturale e ripristino degli habitat.