A cura di Federico Oliveri, Rachele Castaldo, Roberto Avolio, Mariacristina Cocca, Maria Emanuela Errico, Marino Lavorgna, Gennaro Gentile

Istituto per i Polimeri Compositi e Biomateriali (IPCB) del Consiglio nazionale delle Ricerche (CNR)

Negli ultimi anni il tema della sostenibilità ha assunto un ruolo centrale nello sviluppo di nuovi materiali polimerici per applicazioni industriali, mettendo in evidenza una criticità ancora aperta: la difficoltà di conciliare la riduzione dell’impatto ambientale con il mantenimento di adeguate prestazioni tecniche. La necessità di limitare l’uso di risorse fossili e migliorare l’efficienza dei processi produttivi si scontra infatti con requisiti applicativi stringenti, che impongono materiali affidabili, stabili, durevoli e facilmente processabili.

A ciò si aggiunge la crescente pressione normativa e sociale, che richiede una revisione dell’intera catena del valore e rende urgente l’individuazione di soluzioni sostenibili ma concretamente implementabili. In questo contesto, i polimeri bio-based rappresentano una valida alternativa ai materiali di origine petrolchimica, sebbene il loro impiego su larga scala sia ancora limitato.

Ottenuti da fonti rinnovabili quali residui agricoli, lignina e oli vegetali, essi consentono di ridurre la dipendenza da risorse fossili e valorizzare sottoprodotti agro-industriali. La sfida principale risiede quindi nella progettazione di materiali capaci di coniugare sostenibilità e prestazioni, attraverso il controllo della composizione, dell’architettura molecolare e delle funzionalità chimiche.

Un ulteriore aspetto di interesse è la possibilità di sviluppare formulazioni a basso contenuto di solventi o in dispersioni acquose, particolarmente rilevanti per il comparto conciario, storicamente caratterizzato da processi ad elevato impatto ambientale. In tale prospettiva, l’introduzione di materiali e tecnologie più sostenibili rappresenta una leva strategica per l’innovazione del settore. Tra le diverse famiglie di materiali in fase di sviluppo presso l’Istituto per i Polimeri Compositi e Biomateriali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IPCB-CNR), anche nell’ambito del progetto PNRR MICS (Made in Italy Circolare e Sostenibile), una particolare attenzione è stata rivolta negli ultimi anni alla sintesi di polimeri acrilici, epossidici e poliuretanici ottenuti da monomeri bio-based, con proprietà paragonabili o, in alcuni casi, superiori a quelle delle analoghe classi di materiali tradizionalmente ottenute da fonti fossili. L’obiettivo è quello di sviluppare sistemi bioderivati che non comportino compromessi in termini di prestazioni, facilitandone così l’adozione su scala industriale. Polimeri acrilici bio-based sono stati ottenuti da diverse tipologie di monomeri, quali isobornil metacrilato, isobornil acrilato e acrilati con lunghe catene alchiliche laterali.

La loro combinazione in opportuni rapporti consente di modulare le proprietà dei copolimeri risultanti, in termini di idrofobicità, temperatura di transizione vetrosa e comportamento meccanico. I materiali ottenuti offrono eccellenti proprietà di resistenza ai raggi UV, trasparenza ottica e adesione a differenti substrati, risultando particolarmente adatti per applicazioni nel campo dei coating e degli adesivi. L’introduzione di gruppi funzionali lungo la catena polimerica consente inoltre lo sviluppo di materiali con proprietà avanzate, come durabilità e proprietà self-healing.

Per quanto riguarda le resine epossidiche biobased, diversi sistemi sono stati sintetizzati a partire da oli vegetali epossidati, derivati della lignina e zuccheri ossidati. Questi materiali presentano eccellenti proprietà meccaniche, resistenza chimica e adesione ai substrati, comparabili con quelle degli epossidici tradizionali. Un aspetto rilevante è rappresentato dall’assenza di precursori a base bisfenolo A (BPA), sostanza nota per i suoi effetti nocivi sulla salute e sull’ambiente. L’impiego di alternative bio-derivate consente quindi di ottenere materiali più sicuri, riducendo l’impatto ambientale. Inoltre, l’uso di agenti reticolanti derivabili da fonti rinnovabili permette di modulare le proprietà termo-meccaniche dei polimeri, ampliando le possibilità applicative. Dioli e diisocianati derivati da fonti rinnovabili sono stati inoltre impiegati per la sintesi di poliuretani bio-based. Negli ultimi anni, tuttavia, l’attenzione si è spostata verso i poliidrossiuretani (PHU).

Questi sistemi sfruttano reazioni tra carbonati ciclici e ammine, evitando l’uso di isocianati, noti per la loro tossicità. I PHU possono essere ottenuti da monomeri derivati da oli vegetali, zuccheri o altri intermedi bio-based e offrono buone proprietà meccaniche, termoresistenza e flessibilità. La presenza di gruppi ossidrilici lungo la catena polimerica conferisce inoltre interessanti proprietà di adesione e interazione con diversi substrati, permettendo di progettare materiali elastomerici, schiume o rivestimenti ad alt e prestazioni. Sebbene molte di queste soluzioni siano ancora in fase di studio e sviluppo, i risultati ottenuti negli ultimi anni indicano chiaramente il potenziale di questa nuova generazione di materiali polimerici.

Le principali sfide riguardano la scalabilità dei processi, la disponibilità delle materie prime e la competitività economica rispetto ai materiali tradizionali. Il passaggio dalla ricerca di laboratorio alla scala industriale rappresenterà quindi il passo decisivo per valutarne pienamente le potenzialità applicative. Per il settore conciario, da sempre attento all’innovazione, questi nuovi materiali potrebbero aprire prospettive estremamente interessanti per il loro utilizzo come coating funzionali, offrendo strumenti concreti per coniugare qualità del prodotto, prestazioni tecniche e crescente attenzione alla sostenibilità ambientale.