Film biocompositi di polidrossibutirrato e gomma di scarto carbonizzata

Trasformare vecchi pneumatici in nuovi materiali

Ogni anno si accumulano montagne di pneumatici usurati, resistenti alla decomposizione e fonte di un onere a lungo termine per discariche e ambiente. Allo stesso tempo, la società cerca plastiche più verdi in grado di degradarsi naturalmente invece di persistere per secoli. Questo studio mette insieme questi due problemi con una domanda semplice: i residui ricchi di carbonio dei vecchi pneumatici possono essere miscelati con una plastica biodegradabile per creare nuovi materiali utili? Combinando gli scarti di pneumatici riciclati con una plastica di origine vegetale chiamata PHB, i ricercatori esplorano un modo per trasformare un problema di smaltimento in una risorsa preziosa per prodotti sostenibili.

Dai rifiuti di pneumatici a un carbonio utile

I ricercatori partono dalla gomma di scarto dei pneumatici usati e la sottopongono a un trattamento ad alta temperatura, un processo noto come pirolisi, che lascia un solido ricco di carbonio. Questo materiale, chiamato gomma di scarto carbonizzata (CWR), si comporta in modo simile a un carbone finemente suddiviso. Invece di lasciarlo inutilizzato, il team lo incorpora in piccolissime quantità—tra lo 0,5% e il 2% in peso—nel PHB, una plastica biodegradabile prodotta da alcuni batteri. Usando un metodo di solubilizzazione e colata, dissolvono il PHB, mescolano le particelle di carbonio e poi evaporano il solvente per formare sottili film compositi flessibili che ricordano la pellicola plastica, ma con un aspetto scuro macchiato dovuto al carbonio incorporato.

Testare la resistenza al calore e la stabilità

Per capire come si comportano questi nuovi film al calore, il team misura come cambiando la temperatura si modificano peso e assorbimento di energia. Osservano che tutti i campioni si degradano in tre fasi principali durante il riscaldamento. La porzione plastica principale si decompone attorno ai 290 gradi Celsius, una caratteristica tipica del PHB, mentre il carbonio derivato dai pneumatici si decompone a temperature leggermente più alte. È importante che il carbonio aggiunto non cambi in modo significativo le temperature a cui la plastica fonde o comincia a degradarsi, il che significa che la finestra di lavorazione del PHB resta preservata. Tuttavia, la quantità di residuo non combustibile, o cenere, aumenta chiaramente con maggiori quantità di gomma carbonizzata, segnalando che il materiale di scarto del pneumatico rimane come uno scheletro stabile quando la plastica brucia via.

Aggiungere conduttività senza cambiare la chimica

Il gruppo esamina anche quanto bene i film conducano l’elettricità, una caratteristica importante per applicazioni come imballaggi antistatici o componenti elettronici semplici. Il PHB puro si comporta quasi come un isolante elettrico, ma quando si aggiunge il carbonio derivato dai pneumatici la conduttività aumenta fino a rientrare nell’intervallo tipico dei materiali semiconduttori. La migliore prestazione si osserva attorno all’1% di gomma carbonizzata, quando le particelle sono sufficientemente disperse da formare percorsi continui per le cariche elettriche. A percentuali più elevate le particelle tendono ad aggregarsi, interrompendo questi percorsi e riducendo leggermente di nuovo la conduttività. Nel frattempo, l’analisi chimica mediante infrarossi mostra solo piccoli spostamenti nei segnali caratteristici del PHB, suggerendo che il carbonio derivato dalla gomma si dispone all’interno della plastica piuttosto che reagire fortemente con essa.

All’interno del film: pori e particelle ben miscelate

Le immagini al microscopio delle sezioni trasversali dei film rivelano un paesaggio interno poroso, determinato dal modo in cui i film sono colati da soluzione. Man mano che il solvente evapora lentamente, si formano piccole cavità in tutto il materiale. All’interno di questa struttura spugnosa, le particelle di gomma carbonizzata sembrano distribuite in modo ragionevolmente uniforme, indicando un buon mescolamento tra la plastica e il riempitivo riciclato. Questa struttura porosa può influenzare il comportamento meccanico e termico del materiale, ma in questo caso mostra anche che un metodo di fabbricazione semplice e a basso consumo energetico può produrre film relativamente uniformi e funzionali da una miscela di plastica biodegradabile e carbonio derivato da pneumatici.

Cosa significa per prodotti più ecologici

In termini pratici, questo lavoro dimostra che un tipo ostinato di rifiuto—i vecchi pneumatici—può essere trasformato in un ingrediente utile per plastiche più ecologiche. Aggiungendo piccolissime quantità di gomma di pneumatico carbonizzata, i ricercatori preservano il comportamento di base di una plastica biodegradabile mentre ne aumentano la conduttività elettrica e mantengono sostanzialmente inalterati i punti di fusione e di degradazione. Il risultato è una nuova classe di film sottili che potrebbero essere impiegati in imballaggi e altri prodotti dove si desiderano al contempo sostenibilità e funzionalità aggiuntiva. Invece di accumularsi in discarica, i pneumatici usurati potrebbero trovare una seconda vita come parte di materiali più intelligenti e sostenibili.

Citazione: Şen, F., Zor, M., Candan, Z. et al. Polyhydroxybutyrate / carbonized waste rubber biocomposite films. Sci Rep 16, 9703 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45256-z

Parole chiave: plastiche biodegradabili, riciclo di pneumatici usati, biocompositi, materiali sostenibili, film conduttivi elettricamente