La ricerca di sostituti pratici ai tradizionali plastici a base di petrolio che le nostre società utilizzano quotidianamente è ormai una priorità globale. Un gruppo di scienziati dei materiali della Rice University ha recentemente fatto un passo avanti significativo, sviluppando un materiale innovativo che potrebbe rappresentare una valida alternativa ecologica.
Un materiale biobasato creato dai batteri
Il nuovo biomateriale sviluppato dai ricercatori si chiama BCBN (bacterial cellulose-hexagonal boron nitride) ed è prodotto dai batteri. La particolarità di questo materiale risiede nella sua composizione: la cellulosa batterica, un polimero naturale, viene trattata in modo da orientare in modo preciso le sue fibre, creando un’organizzazione che migliora notevolmente le sue proprietà meccaniche.
M.A.S.R. Saadi, uno dei ricercatori coinvolti nello studio, ha spiegato:
“Invece di lasciare che i batteri si muovano casualmente, li indirizziamo a muoversi in una direzione specifica, allineando così con precisione la produzione di cellulosa.”
Caratteristiche avanzate grazie alla tecnologia dei batteri
Il processo innovativo impiegato dai ricercatori prevede l’utilizzo di un bioreattore, dove i batteri vengono fatti crescere all’interno di una camera rotante. Questa rotazione allinea le fibre di cellulosa, migliorando le proprietà meccaniche del materiale, che rivaleggiano con quelle di alcuni metalli, vetri e plastici.
Inoltre, questa tecnologia consente di integrare facilmente additivi su scala nanometrica direttamente nella cellulosa batterica. Ciò apre la strada alla personalizzazione delle proprietà del materiale in base alle specifiche esigenze applicative.
Un materiale versatile e ad alte prestazioni
I ricercatori hanno utilizzato il metodo di crescita delle fibre di cellulosa in una camera rotante per produrre fogli flessibili e trasparenti. Questi fogli hanno una resistenza alla trazione che raggiunge i 436 megapascals (una resistenza simile a quella dell’acciaio a basso carbonio). Tuttavia, quando sono stati aggiunti nanosheet di borato di boro esagonale alla soluzione nutritiva dei batteri, il materiale ha acquisito nuove caratteristiche, tra cui la capacità di dissipare il calore tre volte più velocemente rispetto alla cellulosa batterica tradizionale. Inoltre, la resistenza alla trazione è aumentata fino a 553 megapascals.
Potenziale ecologico e industriale del nuovo biomateriale
Secondo il ricercatore principale, Muhammad Maksud Rahman, il materiale biodegradabile potrebbe sostituire la plastica in una serie di ambiti, tra cui l’elettronica, i sistemi di accumulo di energia e la gestione termica.
“Immaginiamo che questi fogli di cellulosa batterica, forti, multifunzionali ed ecologici, diventino onnipresenti, sostituendo la plastica in vari settori e contribuendo a ridurre i danni ambientali”, afferma Rahman.
Il potenziale di questo materiale non si limita solo al suo impiego come alternativa alla plastica, ma si estende anche al miglioramento delle prestazioni in ambito industriale grazie alle sue proprietà di dissipazione del calore e alla possibilità di personalizzare la sua composizione per applicazioni specifiche.
Una svolta per la sostenibilità e la ricerca scientifica
La scoperta della Rice University è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications, suscitando un forte interesse tra scienziati e ricercatori che vedono in questa innovazione un’opportunità per il futuro della sostenibilità e della scienza dei materiali. Con il continuo avanzamento della ricerca in questo settore, è possibile che nei prossimi anni vedremo l’introduzione di biomateriali sempre più sofisticati, capaci di ridurre drasticamente l’impatto ambientale legato all’uso di plastica derivante dal petrolio.
Il materiale BCBN rappresenta un esempio promettente di come le tecnologie biologiche possano contribuire a risolvere alcune delle sfide ambientali più urgenti. Grazie alla sua capacità di sostituire i tradizionali plastici a base di petrolio in molteplici applicazioni industriali, questo biomateriale potrebbe giocare un ruolo fondamentale nella transizione verso un futuro più sostenibile e rispettoso dell’ambiente.