La grande diffusione delle materie plastiche e i conseguenti ingenti volumi di rifiuti prodotti, ha visto crescere il ricorso a iniziative volte a limitare la pratica dell'impiego di manufatti monouso e a sostituire progressivamente le plastiche convenzionali con matrici innovative, le cosiddette bioplastiche, per la cui sintesi non debbano essere utilizzate fonti fossili e altresì caratterizzate da una spiccata biodegradabilità. Nella definizione di bioplastiche vengono dunque spesso ricomprese anche le cosiddette plastiche vegetali, ovverosia quei polimeri ottenuti a partire da fonti rinnovabili (bio-based) che tuttavia, per struttura e caratteristiche, potrebbero risultare non biodegradabili. Inoltre, nelle formulazioni commerciali, molto spesso le bioplastiche biodegradabili vengono utilizzate in miscela con plastiche convenzionali, rendendo complessa la comprensione del comportamento ambientale a valle della degradazione. Ancora, si deve osservare che l'attribuzione della caratteristica di biodegradabilità viene effettuata sulla base di test di laboratorio che non simulano le condizioni ambientali esistenti ad esempio negli impianti di compostaggio e digestione anaerobica e non consentono di prevedere pertanto il comportamento ambientale dei prodotti finali, incluso il trasferimento a suolo e falde di microplastiche residue. Partendo da ciò, l'attività di ricerca proposta si propone di approfondire, attraverso una indagine sperimentale a scala di laboratorio, lo studio del processo di digestione anaerobica delle bioplastiche commerciali, attraverso una prima fase di caratterizzazione di dettaglio dei materiali, la successiva esecuzione di batch test e la caratterizzazione di biogas/digestato. La campagna di indagine sarà organizzata per comprendere l¿effetto delle caratteristiche della matrice e dei parametri di processo sulla biodegradazione anaerobica, con particolare attenzione ai percorsi metabolici che si instaurano e alla formazione di microplastiche.
L'analisi sperimentale proposta presenta elementi di originalità e può essere utile per incrementare la comprensione dei meccanismi di degradazione delle bioplastiche. Ad oggi è disponibile un¿ampia casistica in letteratura per quanto riguarda lo studio del comportamento ambientale dei biopolimeri in film o in polvere sottoposti a trattamenti di digestione aerobica e anaerobica. Con il progetto di ricerca proposto si intende perseguire un avanzamento della conoscenza principalmente in due modi: a) selezionando bioplastiche attualmente disponibili sul mercato, con l¿obiettivo di sviluppare una metodologia per la caratterizzazione del materiale che ne determini quanto più accuratamente la composizione, in modo tale da poter fare ipotesi sulla correlazione tra la natura del materiale e i meccanismi di degradazione; b) analizzando bioplastiche rigide, impiegate nello specifico per la realizzazione di articoli monouso, al fine di indagare l'influenza della forma e della dimensione del prodotto sull'evoluzione del processo di degradazione.
Inoltre, si intende verificare le variazioni della resa e della cinetica del processo al variare dei parametri Food to Microorganisms (F/M), concentrazione di Solidi Totali (TS) e pezzatura del materiale in ingresso. La co-digestione con FORSU sintetica sarà poi utile a valutare l'evoluzione del processo nel caso in cui la bioplastica si trovi a competere con substrato più facilmente degradabile. Gli studi scientifici attualmente disponibili sull'argomento non consentono di avere una visione adeguata del comportamento del processo e dell'influenza dei singoli parametri e dei loro effetti combinati sulla variazioni delle rese finali. L'attività di ricerca proposta si pone pertanto l'obiettivo di approfondire la conoscenza dell'influenza dei diversi fattori presentati, attraverso un insieme di test sperimentali in cui saranno adottate diverse condizioni operative.
Lo scopo della sperimentazione sarà individuare le combinazioni operative che consentono di orientare i processi metabolici verso una maggiore degradazione delle bioplastiche, contribuendo a fornire ulteriori risultati sperimentali relativi a tale tematica per chiarire gli aspetti ancora oscuri del processo nella prospettiva di un'applicazione a scala reale.