Il problema della plastica tradizionale e i limiti del bio-packaging

Il dibattito contemporaneo sulla sostenibilità dei materiali è dominato dall’urgenza di superare il modello delle plastiche di origine fossile. Come già noto, questi polimeri sintetici, pur garantendo proprietà meccaniche d’eccellenza, presentano un bilancio ecologico fallimentare: la loro persistenza ambientale si traduce in secoli di degradazione frammentata, con conseguente accumulo di microplastiche che danneggiano gli ecosistemi terrestri.

Tuttavia, le prime risposte del settore bio-tech non sono state prive di criticità. Molti dei biopolimeri attualmente in commercio, come il PLA (acido polilattico), pur essendo bio-derivati, presentano limiti strutturali: richiedono condizioni di compostaggio industriale termofilo per una reale degradazione e, spesso, competono direttamente con le colture alimentari per l’uso del suolo agricolo. Tale approccio rischia di spostare l’onere ambientale da una risorsa all’altra, senza risolvere la criticità del fine vita del prodotto in scenari naturali.

Da un’idea innovativa nasce HyaPak

In questo contesto, spicca l’intuizione di un giovane keniota: Joseph Nguthiru. L’idea ha preso forma all’interno della cornice accademica della Egerton University di Nakuru, in Kenya, dove lo studio delle proprietà bio-fisiche delle specie autoctone ha permesso di evidenziare un potenziale tecnologico inaspettato. Questo percorso di ricerca è culminato nel prestigioso premio UN Young Champions of the Earth, conferito dall’ONU a Nguthiru per la sua capacità di trasformare una crisi ecologica in una risorsa industriale.

Infatti, con la sua startup, HyaPak, propone una soluzione innovativa estremamente interessante. Il fulcro dell’idea risiede nell’utilizzo dell’Eichhornia crassipes (Giacinto d’acqua), una pianta acquatica nota per essere tra le specie più invasive a livello globale. Grazie alla sua capacità di riprodursi molto rapidamente, questa pianta sottrae ossigeno ai corpi idrici e compromette la biodiversità locale. È presente in oltre 70 paesi, specialmente nel Sud del mondo, ed è terreno fertile per la riproduzione di zanzare che portano la malaria.

Il processo di trasformazione prevede l’estrazione della cellulosa dalle fibre della pianta. Attraverso un trattamento meccanico e bio-chimico controllato, la cellulosa viene convertita in una polpa termoplastica-simile che mantiene la flessibilità e la resistenza alla trazione necessarie per il packaging, pur rimanendo chimicamente pura. Il risultato è un materiale che non solo è bio-based, ma è intrinsecamente biodegradabile in condizioni domestiche, reintegrandosi nel ciclo del carbonio senza la necessità di infrastrutture di smaltimento complesse.

Dall’impatto ecologico/sociale alla scalabilità industriale

Il vantaggio competitivo di questa tecnologia risiede nella sua doppia valenza ecologica: agisce contemporaneamente come strumento di bonifica ambientale e come fonte di materia prima a basso costo e rigenerazione ultra-rapida. A differenza delle bioplastiche da coltura dedicata, il giacinto d’acqua non richiede pesticidi, fertilizzanti o suolo fertile.

Tuttavia, il passaggio alla scala industriale pone sfide non trascurabili. La variabilità chimica della biomassa selvatica rispetto alle materie prime vergini richiede sistemi di controllo della qualità estremamente sofisticati. Inoltre, l’ottimizzazione energetica dei processi di essiccazione della fibra, necessaria per garantire un’impronta di carbonio negativa, rappresenta la vera frontiera per rendere il prodotto competitivo rispetto ai polimeri derivati dal cracking del petrolio.

Verso un futuro da (ri)progettare

In conclusione, il caso di HyaPak dimostra che la prossima rivoluzione tecnologica non passerà necessariamente per la sintesi di nuove molecole di laboratorio, ma per la capacità di connettere le criticità ambientali preesistenti con l’obiettivo di trarne un doppio vantaggio nel rispetto dell’ambiente. L’innovazione dell’idea risiede nel riconoscere in un’infestazione biologica una risorsa ingegneristica per costruire il futuro.

Riflettere su queste soluzioni significa abbracciare una visione in cui la tecnologia non è più una forza esterna che si impone sulla natura per modellarla, ma un’intelligenza capace di inserirsi nei cicli biologici esistenti, trasformando gli squilibri ecologici in motori di efficienza e sviluppo. Il futuro della scienza dei materiali sembra risiedere proprio qui: nella capacità di trasformare un problema di gestione ambientale nella soluzione tecnologica di domani.

Occhio alla Scienza!

Autore: Marco Bonaita

Anche in una società come quella odierna, attenta al benessere personale molto più che in passato, persistono ancora alcuni comportamenti poco salutari che influenzano la vita di molte persone, esponendoci a rischi talvolta evitabili. Uno di questi è certamente l’abitudine al fumo, che si stima ogni anno causi circa 8 milioni di vittime nel mondo; di questi, oltre il 16% è costituito da non fumatori esposti a fumo passivo.

Non si tratta però solamente di tumori e sostanze chimiche letali che, come precedentemente riportato, rappresentano una delle maggiori cause di mortalità. Gli effetti negativi sulla salute sono visibili ben prima che il problema diventi irreversibile: il fumo, infatti, agisce sull’organismo scatenando risposte biochimiche diffuse, quasi fosse il direttore di un’orchestra.

Grazie al progredire della ricerca scientifica, nuove interessanti scoperte si stanno integrando agli aspetti già noti, offrendoci una panoramica sempre più completa di come il nostro corpo risponde agli stimoli e di quali effetti ne conseguono. Di seguito, cercheremo di dare un preciso significato ad ogni passaggio.

Il fumo di sigaretta contiene migliaia di sostanze, tra cui metalli pesanti, come cadmio e piombo, e gas tossici, come il monossido di carbonio, che scatenano una reazione a catena nel cervello. Tra gli altri aspetti, queste sostanze danneggiano le cellule cerebrali. Il danno non avviene per “combustione” diretta, ma attraverso un processo chiamato stress ossidativo: i radicali liberi, molecole instabili, attaccano le membrane dei neuroni, danneggiando i grassi e le proteine che le compongono. Inoltre, le tossine del fumo interferiscono con la capacità dei mitocondri di produrre energia.
Un neurone senza energia non può mantenere i suoi segnali elettrici e, se il danno persiste, attiva un protocollo di “suicidio cellulare” chiamato apoptosi.

Ma è vero che le cellule cerebrali non sono in grado di autorigenerarsi? In passato si pensava che questa capacità fosse nulla; oggi sappiamo che esiste una produzione di nuovi neuroni, che avviene mediante neurogenesi, in zone specifiche del cervello, come l’ippocampo. Tuttavia, la nicotina e le tossine associate agiscono come un freno chimico, riducendo drasticamente il tasso di nascita di queste nuove cellule.

Un altro effetto che il fumo scatena a livello cerebrale è il danneggiamento dei ponti che collegano il tessuto neuronale, le sinapsi. Se le sinapsi si deteriorano, la comunicazione tra le aree cerebrali rallenta. Questo spiega perché, nel tempo, attività di studio e organizzazione diventano più faticose, riducendo anche la memoria a breve termine.

Il risultato, quindi, non è una minore capacità neuronale, ma la creazione di veri e propri ingorghi che rallentano le vie di comunicazione dei tessuti cerebrali. Questo sforzo extra genera stress biologico, che il sistema limbico interpreta come un segnale di allarme, spingendo l’individuo a cercare la gratificazione immediata là dove sa di poterla trovare: “sono stressato, ho bisogno di una sigaretta”. È un’illusione chimica che peggiora la causa del problema.

Perché avviene questo processo apparentemente illogico e ingenuo? La nicotina stimola il rilascio di dopamina: per il cervello primitivo, la dopamina è il segnale che è stato svolto un processo vitale, come mangiare o riprodursi. Il fumo viene quindi etichettato erroneamente come una necessità biologica primaria e per la Neocorteccia (logica e razionale) diventa più difficile anteporsi all’istinto e interrompere questo processo. Quindi, la nicotina spinge il cervello verso lo sfruttamento di ciò che è noto: invece di esplorare soluzioni alternative allo stress, il cervello sceglie la via più breve e già tracciata: la sigaretta.

Dopo aver analizzato attentamente come il fumo influenza il nostro comportamento, dobbiamo guardare a cosa succede al resto dell’organismo. Infatti, il danno non si ferma ai neuroni; il fumo influisce sulla capacità del sangue di trasportare ossigeno. Fumando, si inala Monossido di Carbonio, un gas che ha un’affinità per l’emoglobina (la proteina che trasporta l’ossigeno nel sangue) circa 200 volte superiore a quella dell’ossigeno. Questo significa che meno ossigeno viene trasportato ai muscoli e al cervello, aumentando la stanchezza fisica e cognitiva. Il fumo danneggia il rivestimento interno dei vasi sanguigni, inducendoli alla vasocostrizione.

Un ultimo aspetto da sottolineare sono gli effetti a lungo termine. Le sostanze cancerogene interagiscono direttamente con il DNA delle cellule. Se i meccanismi di riparazione del DNA falliscono, la cellula può iniziare a riprodursi in modo incontrollato, portando alla formazione di neoplasie (tumori) in vari organi. Inoltre, la rigidità dei vasi sanguigni discussa in precedenza facilita l’accumulo di placche di colesterolo, aumentando drasticamente il rischio di infarti e ictus.

Se volete saperne di più, potete visitare il sito di enti e riviste scientifiche che affrontano, tra gli altri, anche questo argomento. Io vi consiglio Neuropsychopharmacology, disponibile all’indirizzo https://www.nature.com/npp/.

Occhio alla scienza!

Autore: Marco Bonaita

Affrontiamo in questo articolo le correlazioni tra cervello umano e animale e scopriamo come la neuroscienza è riuscita a dimostrare che l’intelligenza umana non è affatto distante da quella animale anzi, è la presunzione di superiorità intellettiva che si è instaurata nelle nostre menti a non permetterci di comprendere e apprezzare le forme di intelligenza superiore caratterizzanti di alcune specie e a tutti gli effetti mancanti nel cervello umano.

Il punto di partenza è la Teoria del Cervello Triunico, elaborata da Paul MacLean e resa celebre da Piero Angela. Gli studi effettuati in medicina negli ultimi secoli hanno ampiamente dimostrato che l’encefalo umano non è un’entità singola, ma una struttura stratificata composta da “blocchi” cerebrali distinti formatasi in periodi storici evolutivi differenti e legati al modificarsi delle condizioni socioculturali e ambientali che hanno caratterizzato la storia umana dal principio ai giorni nostri. Possiamo semplificare questo processo individuando la seguente formulazione:

• Complesso Rettiliano e Sistema Limbico. Gestiscono gli istinti primordiali, rappresentando di fatto la risposta naturale agli stimoli a cui il nostro corpo è sottoposto (sopravvivenza, riproduzione, gerarchia).

• Neocorteccia. Sede del linguaggio e del pensiero astratto.

Un interessante aspetto che, probabilmente, è dovuto al processo di stratificazione sviluppato in epoche temporalmente molto distanti tra loro è il fenomeno tramite cui la neocorteccia osserva le pulsioni che arrivano dal sistema limbico ma, non potendo comprenderle nel loro carattere chimico-istintivo, le razionalizza a posteriori attraverso il linguaggio. Ne deriva un’illusione cognitiva: crediamo di aver preso una decisione logica, quando nella realtà abbiamo solo dato un nome a un processo puramente istintivo.

Frans de Waal ha smantellato questa idea dimostrando che la morale non è un’invenzione filosofica, ma un adattamento biologico. Comportamenti di reciprocità, empatia e senso dell’equità sono codificati nel genoma dei mammiferi sociali. In questo contesto, la filosofia e la religione sono semplicemente tentativi linguistici di codificare regole che il cervello ha già stabilito per via evolutiva per garantire la coesione del gruppo.

L’arroganza umana nasce dal concetto di Antropodiniego, analizzato da de Waal, che descrive il rifiuto cecamente antropocentrico di riconoscere tratti cognitivi ed emotivi complessi negli animali non umani. La presunta superiorità umana si basa sulla valutazione di parametri che noi stessi abbiamo stabilito. Tuttavia, il mondo animale mostra forme di “intelligenza superiore” specifiche per la nicchia ecologica di appartenenza: la memoria fotografica di alcuni scimpanzé, la navigazione spaziale degli uccelli e la comunicazione sottomarina dei cetacei ne sono dei chiari esempi.

Quello che comunemente chiamiamo sesto senso è conosciuto come iper-specializzazione sensoriale ed è molto comune nel mondo animale. Molti animali percepiscono infrasuoni, variazioni barometriche o campi elettromagnetici; capacità che nella nostra specie si sono atrofizzate a favore di una specializzazione verso l’astrazione e il linguaggio.

È stato inoltre scientificamente provato che, come evidenziato da Piero Angela nel suo libro “Ti amerò per sempre”, i meccanismi biochimici che regolano l’attaccamento, l’amore e la paura sono pressoché identici tra noi e gli altri mammiferi.

Perciò, cari lettori, vi lascio con un invito a riflettere su questo tema. Pensiamo davvero che l’essere umano sia intellettivamente superiore ad ogni altra specie animale di questo mondo? Siamo stati scelti per “governare” la Terra oppure con la nostra arroganza e presunzione di superiorità stiamo mettendo a rischio specie animali la cui evoluzione ha portato a nuove forme di intelligenza superiore, ignorando l’enorme potenziale che la nostra attitudine logica e razionale ha di riconoscerle e studiarle?

Occhio alla scienza!

Autore: Marco Bonaita

Milano, 28 giugno 1883: a pochi passi dalle guglie del Duomo, entra in funzione la prima centrale termoelettrica dell'Europa continentale.

Non si tratta di un semplice esperimento tecnico, ma del primo passo di una rivoluzione tecnologica che cambiò per sempre il volto del nostro Paese.

Il seme del progetto era stato gettato pochi anni prima, durante l'Esposizione Universale di Londra. Fu lì che il giovane ingegnere Giuseppe Colombo, futuro rettore del Politecnico, rimase folgorato dalle potenzialità della lampadina a incandescenza. Con grande determinazione, riuscì a convincere Thomas Alva Edison ad investire nel progetto e portare la luce elettrica nel cuore di Milano.

Ma perché mai costruire una centrale elettrica nel bel mezzo della città? La scelta della posizione — l’area dell’ex teatro di via Santa Radegonda — fu una necessità dettata dai limiti tecnologici dell'epoca. Infatti, all'alba dell'elettrificazione, le tecniche di trasmissione dell'energia presentavano ancora diversi problemi strutturali: distribuire elettricità a corrente continua significava fare i conti con un'elevata dispersione di energia attraverso i cavi. Allontanare la centrale anche solo di pochi chilometri dal punto di utilizzo avrebbe comportato la perdita di quasi tutta l'energia prodotta.

Nonostante il disagio di dover convivere con una centrale elettrica "sotto casa", questa vicinanza logistica permise una rivoluzione estetica senza precedenti. Dopo aver illuminato gli interni del Teatro alla Scala, l’energia della centrale si riversò nelle piazze del centro. Piazza Duomo fu la prima a brillare di una luce costante e pulita, liberando il cuore di Milano dalle ombre e dai fumi delle vecchie lampade a gas.

Questa avanguardia tutta milanese si diffuse presto in molte altre città in Europa, dando il via all'elettrificazione dell'intero continente.

Occhio alla scienza!

Autore: Marco Bonaita

Oggi vogliamo raccontarvi una curiosità che lega due mondi apparentemente molto diversi: il tubo a raggi catodici e gli amplificatori per chitarra. Seguiteci fino alla fine perché è davvero interessante.

Prima di spiegare cosa hanno in comune questi due strumenti, è bene capire un po' più nel dettaglio come fa un tubo a raggi catodici a usare l'elettricità per illuminare i fosfori dello schermo.

Quello che accade è che un fascio di elettroni viene accelerato da una forte differenza di potenziale elettrico, raggiungendo una velocità che si attesta intorno al 10-15% di quella della luce.

In questo processo, gli elettroni passano attraverso delle armature, chiamate placche di deflessione, che creano un campo elettrico capace di spostare il fascio per disegnare sullo schermo.

Le valvole che gestiscono questo processo hanno però il difetto di non essere lineari. Questo implica che all'armonica fondamentale vengono accoppiate delle frequenze pari che sporcano il segnale.

La cosa interessante è che questo fenomeno, che in elettronica rappresenta un difetto, è in realtà un pregio a livello musicale ed è stato storicamente utilizzato negli amplificatori per chitarra per le sue caratteristiche uniche.

Infatti, l'aggiunta di armoniche pari rende il suono più caldo e ricco all'orecchio umano. Questo perché inviando un segnale a 1Hz, il sistema genera una componente minore a 2Hz, che in musica equivale a dire una nota che è esattamente un'ottava sopra.

Ed ecco spiegato il motivo per cui spesso gli amplificatori a valvole degli anni '50 e '60 hanno ancora oggi un grande fascino per gli appassionati di musica.

Vi ringrazio per aver seguito questo video fino alla fine. Noi ci rivediamo, come sempre, nella prossima puntata di Occhio alla Scienza!

Autore: Marco Bonaita

E vi siete mai chiesti perché?

Quando ascoltiamo la musica, il cuore e il cervello tendono a sincronizzarsi con il tempo esterno, in un fenomeno chiamato entrainment.

A 120 BPM — circa due battiti al secondo — la frequenza cardiaca si avvicina a quella che abbiamo in uno stato di energia e benessere moderato.

In questo stato il cervello rilascia dopamina, una molecola coinvolta nei meccanismi del piacere e della motivazione.

È lo stesso circuito che si attiva con esperienze gratificanti, come il cibo o l’attività fisica.

Diversi studi di neuroscienze e fisiologia hanno mostrato che la musica ritmata aumenta l’attività del sistema nervoso simpatico, migliora l’attenzione e favorisce una sensazione generale di vitalità.

In altre parole, quando il ritmo della musica coincide con quello del nostro corpo, il risultato è una naturale sensazione di benessere.

E voi lo sapevate?

Seguiteci per altri contenuti.

Autore: Marco Bonaita

Stiamo parlando di tutti quegli alimenti che hanno subito un'intensa lavorazione industriale e contengono additivi chimici quali coloranti, conservanti, acidi, grassi, esaltatori di sapidità e zuccheri aggiunti.

Non si tratta solo di cibo da fast food, ma anche di prodotti che è comunemente possibile acquistare al supermercato, e che tutti noi abbiamo in casa.

Da alcuni decenni, i ricercatori si occupano di studiarne gli effetti sulla salute e hanno recentemente scoperto che un consumo abituale di questi alimenti, aumenta il rischio di sovrappeso, tumori, malattie cardiovascolari e metaboliche, anche in soggetti giovani.

Se volete saperne di più, vi aspettiamo sabato 25 e domenica 26 ottobre alla vecchia edicola di piazza Garibaldi, per la nuova edizione del Picchio.

E non dimenticate di seguirci per supportare il nostro lavoro.

Autore: Marco Bonaita