Design, Fabrication and Characterization of Biodegradable Biocomposite Materials Reinforced with Natural Based Fillers for Sustainable Packaging

In linea con la transizione verso un'economia circolare, questo progetto di ricerca esamina la progettazione, la fabbricazione e la caratterizzazione di materiali biocompositi basati su matrici biopolimeriche di comprovato interesse scientifico e industriale, come il poli(butilene adipato-co-tereftalato) (PBAT), il poli(butilene succinato) (PBS) e il poli(3-idrossibutirrato-co-3-idrossiesanoato) (PHBH). L'obiettivo è migliorare le proprietà meccaniche di questi materiali, garantendone al contempo la biodegradabilità e la compatibilità con le potenziali tecniche di lavorazione convenzionali. Pertanto, lo studio si è concentrato sulla produzione e sulla caratterizzazione di materiali biocompositi a base di PBAT miscelato con diverse concentrazioni di fibre lignocellulosiche naturali derivate da scarti di lavorazione agricola, come la farina di canapa (HF), e di PBS e PHBH miscelati con diverse concentrazioni di un riempitivo lignocellulosico derivato da scarti di lavorazione agricola, in particolare il grano esausto dei birrai (BSG). Inoltre, considerando il BSG come un promettente biofiller economico per questi materiali biocompositi a base di PBS e PHBH, è stato integrato l'uso di un bioplastificante di origine naturale chiamato glicerolo trilevulinato (GT). L'influenza delle cariche e del bioplastificante sulle proprietà reologiche, strutturali e morfologiche dei compositi è stata valutata utilizzando l'analisi della velocità di flusso di massa (MFR), la cromatografia a permeazione di gel (GPC), la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FT-IR). Per valutare l'influenza dell'incorporazione delle particelle di riempimento sulle proprietà meccaniche e termiche dei polimeri, sono state eseguite prove di trazione monoassiale (UTT), calorimetria differenziale a scansione (DSC) e analisi dinamico-meccanica (DMA) sulle formulazioni generate. Ciò ha permesso di valutare l'efficacia del rinforzo e del bioplastificante, andando a identificare i problemi associati all'uso di nuovi materiali. Infine, considerando la prevista espansione del mercato dei compositi legno-plastica (WPC), unita all'aumento dei prezzi e alla diminuzione della disponibilità di legno, l'obiettivo di questa attività di ricerca è lo sviluppo di materiali compositi ecosostenibili, utilizzando HF e BSG come biofiller economici, alternativi alla farina di legno nella produzione di WPC.