Materia prima di partenza: lo zucchero (ma non solo). La "fucina" dove avviene la creazione: una cellula microbica con un corredo genetico opportunamente ingegnerizzato. Se fosse un film di fantascienza potrebbe intitolarsi "Polymeric Park", ma i protagonisti questa volta avrebbero dimensioni estremamente ridotte. Invece, per quanto possa sembrare incredibile, quanto abbiamo descritto avviene realmente: si tratta del processo di produzione dei poliidrossialcanoati (PHA), una famiglia di poliesteri alifatici prodotti direttamente in microrganismi per fermentazione di fonti di carbonio derivanti da sostanze naturali. Dal momento che provengono da fonti rinnovabili, anziché dal petrolio, e che sono biodegradabili, tali materiali rientrano a pieno titolo nella definizione di "bioplastiche". I generi di batteri in grado di sintetizzarli e accumularli nelle loro cellule sono quasi un centinaio (per citarne alcuni: Bacillus, Rhodococcus, Rhodospirillum, Pseudomonas, Alcaligenes/Ralstonia, Azotobacter, Rhizobium), e proprio dal tipo di batterio dipende la composizione precisa. Possono essere prodotti come omopolimeri (ad esempio il poliidrossibutirrato, uno dei PHA più studiati) o come copolimeri (es. poliidrossibutirrato-co-poliidrossivalerato). Le loro proprietà variano in funzione dei comonomeri presenti, tuttavia si possono individuare alcune caratteristiche comuni a tutti i PHA: sono biodegradabili, semicristallini ma non trasparenti e hanno una temperatura di transizione vetrosa (Tg) abbastanza bassa. Insolubili in acqua, possiedono una elevata resistenza alla degradazione idrolitica, oltre che a solventi, oli e grassi, UV, basi e acidi. Sono inoltre caratterizzati da una buona permeabilità al vapore d'acqua e una bassa permeabilità all’ossigeno.

Tra i PHA più diffusi sul mercato (anche se parlare di "diffusione" è un po' inappropriato per questi materiali, che costituiscono ancora una piccola nicchia) vi è Mirel, commercializzato dalla Telles, una joint-venture 50-50 costituita dalle statunitensi Metabolix, società fornitrice di biopolimeri e biocarburanti, e Archer Daniels Midland (ADM), specializzata nella produzione di feedstock da risorse vegetali e biomasse. «Mirel è una nuova famiglia di materiali plastici di origine naturale completamente biodegradabili a base di poliidrossialcanoati - spiega Bob Findlen, vicepresidente Sales & Marketing di Metabolix -. Il materiale è formulato in gradi specifici per lo stampaggio ad iniezione, estrusione di film e foglie, soffiaggio di contenitori, termoformatura e coating di carte per applicazioni che comprendono prodotti di largo consumo, imballaggi, stoviglie usa-e-getta e prodotti per usi agricoli». La versatilità di Mirel deriva dal fatto che comprende una vasta gamma di strutture: omopolimeri, copolimeri, terpolimeri e polimeri a blocchi. «Sebbene oggi il nostro principale target riguardi le applicazioni di stampaggio a iniezione e il coating per estrusione, Mirel può essere sviluppato per utilizzi in campi diversi, che vanno dalle schiume ai tessuti non tessuti, dai rivestimenti agli adesivi», aggiunge Findlen. In generale, Mirel è un biopoliestere termoplastico, alifatico, semicristallino, aventi caratteristiche simili alle poliolefine in termini di resistenza ai prodotti chimici e proprietà barriera. Ha una temperatura di deformazione al calore superiore a 120 °C ed è in grado in particolare di resistere al contatto con liquidi caldi. Non trasparente, ha una buona stampabilità e una elevata resistenza ai grassi e agli oli. Può infine essere facilmente trasformato nelle normali linee di lavorazione delle plastiche convenzionali. Ma attenzione: Mirel non è PLA (acido polilattico). «Nonostante siano entrambi biopolimeri derivanti da fonti rinnovabili, i due materiali hanno proprietà differenti, pertanto sono da considerarsi più complementari che competitori», sostiene il responsabile di Metabolix. Nelle tabelle 1 e 2 sono elencate le caratteristiche dei gradi sviluppati per lo stampaggio a iniezione e l'accoppiamento per estrusione. Oltre a questi Telles ha introdotto sul mercato un grado per la produzione di fogli cast per la termoformatura (ad esempio per la realizzazione di bicchieri e coperchi per contenere caffé caldo, adatti anche ai forni a microonde) ed è in procinto di lanciare gradi per la produzione di film.

Mirel viene prodotto a partire dallo zucchero del mais, che negli Stati Uniti costituisce la più economica materia prima vegetale. La tecnologia è tuttavia adattabile ad altre fonti rinnovabili, dallo zucchero di canna in Brasile all'olio di palma nel Sud-Est asiatico. Al cuore c'è un sofisticato processo biotecnologico ingegnerizzato che avviene all'interno del microrganismo produttore, il quale converte lo zucchero in biopolimero. «Il processo produttivo di Mirel, coperto da brevetto, è il frutto di vent'anni di sviluppi tecnologici innovativi condotti dai suoi fondatori e dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology - sottolinea Bob Findlen -.Si tratta di una tecnologia complessa che coinvolge una serie di geni che codificano per una serie di enzimi operanti in modo sequenziale all'interno di una cellula vivente, dove viene sintetizzato e accumulato il biopolimero. Ciascun gene consente alla cellula di portare avanti una reazione chimica specifica, così da creare una sorta di fabbrica chimica vivente. Grazie a questa tecnologia brevettata è stato inventato una nuovo pathway metabolico governato da geni che provengono da varie fonti in natura. Dopo aver identificato il set di geni ottimale, abbiamo sviluppato una tecnologia in grado di inserirli direttamente nel genoma della cellula ospite entrandone così a far parte. L'ingegnerizzazione del sistema nel suo complesso permette di controllare strettamente le reazioni chimiche in modo da ottenere polimeri con proprietà differenti, per un ampio campo di applicazioni. Parallelamente, viene controllata la qualità della composizione chimica del polimero, semplicemente controllando severamente l'attività del fermentatore».

Mirel offre un duplice vantaggio dal punto di vista ambientale: non solo viene ricavato da una fonte rinnovabile, ma è anche in grado di biodegradare al termine del suo ciclo di vita, con una inferiore emissione di gas rispetto alle plastiche tradizionali. Dall'analisi del suo ciclo di vita (LCA) emergono dati entusiasmanti: 95% di riduzione nell'impiego di carburanti fossili e 200% di riduzione dei gas a effetto serra. La famiglia di PHA prodotta dalla Telles è conforme agli standard ASTM D6400 ed EN 13432 per le plastiche compostabili, e ASTM D7081 ed EN 17556 per le plastiche biodegradabili negli ambienti marini. «Ciò che differenzia Mirel dalle altre bioplastiche è la sua combinazione di alte performance con le caratteristiche di biodegradabilità in una vasta gamma di ambienti, inclusi il terreno, il compost domestico, il compost industriale, i sistemi municipali preposti al trattamento dei rifiuti e persino paludi, fiumi e mari», sottolinea il vicedirettore di Metabolix.

I biopolimeri Mirel sono nettamente più costosi delle comuni plastiche derivanti dal petrolio, ma rispetto a queste ultime si propongono non come una commodity bensì come un'opportunità offerta ai produttori che vogliono distinguersi sul mercato attraverso un'immagine della loro azienda ecologicamente responsabile oltre sensibile all'attuale interesse dei consumatori nei confronti dell'ambiente. «Affinché il pubblico possa individuare chiaramente i prodotti realizzati o confezionati con Mirel, la bioplastica viene commercializzata in co-brand con i nostri clienti utilizzatori», rivela Findlen. La società produttrice Telles sta realizzando il primo impianto produttivo su scala commerciale a Clinton (Iowa), che entrerà in piena attività nel corso dell'anno con una capacità produttiva di circa 50 mila tonnellate annue, ma nel progetto si è tenuto conto di un'espansione nel prossimo futuro. Naturalmente, per coerenza verso il suo impegno con l'ambiente, l'impianto verrà alimentato con fonti energetiche rinnovabili e sostenibili.