Non vi è dubbio che le preoccupazioni per i cambiamenti climatici e l'inquinamento ambientale stiano fortemente orientando le scelte di packaging verso materiali più ecosostenibili. Come dimostrato in numerosi articoli scientifici, la nanocellulosa (NC) è un materiale di origine naturale, biodegradabile e non tossico, le cui proprietà di barriera ai gas, di resistenza termica e meccanica sono competitive rispetto a quelle delle materie plastiche sintetiche e in molti casi nettamente superiori. Tuttavia, la sensibilità della NC all’umidità e il suo comportamento non termoplastico rappresentano un grosso ostacolo per una ampia diffusione nel settore del confezionamento alimentare.
Negli ultimi anni sono stati fatti molti tentativi per fornire idrofobicità alla NC attraverso varie modificazioni chimiche e proposte varie combinazioni di NC con altri materiali per estendere le sue applicazioni nel campo del confezionamento alimentare. Nonostante significativi avanzamenti si deve riconoscere che i produttori di imballaggi non hanno ancora mostrato un particolare interesse per la nanocellulosa, anche a causa della mancanza di informazioni certe e chiare sulle possibilità di una sua conveniente ed utile implementazione.
Modificazioni chimiche della nanocellulosa
La modifica della nanocellulosa è stata oggetto di un fortissimo interesse perché può realmente consentire di mitigare la sua sensibilità all'assorbimento di umidità che determina la perdita delle proprietà barriera. La nanocellulosa (come qualsiasi forma di cellulosa) è un materiale molto idrofilo e igroscopico a causa di gruppi polari adiacenti (-OH) legati tra loro da deboli legami idrogeno. Ciò ostacola il suo uso in solventi non polari e la miscelazione con polimeri di natura sintetica. Tuttavia, l'abbondante presenza di gruppi idrossilici reattivi sulla superficie crea un ampio spettro di opportunità per funzionalizzazioni chimiche. La funzionalizzazione può avvenire mediante un legame covalente ma anche mediante un adsorbimento sulla superficie delle nanoparticelle di cellulosa per "affinità" o per "interazione elettrostatica". Una delle più classiche modificazioni chimiche della NC è l’ossidazione, ancora più nota e impiegata è l’esterificazione, composti esteri sono formati ad esempio quando un gruppo acid o un alogenuro acilico reagiscono con un gruppo OH. L’amidazione prevede la reazione di un gruppo carbossilico con un’ammina primaria.
Rivestimenti a base di nanocellulosa
Una attenzione particolare dovrebbe essere riservata alle tecniche di rivestimento di materiali diversi con coatings di NC. Tra le molte opzioni disponibili, queste sembrano essere le più promettenti per accelerare l’uso di nanocellulosa e trarne i maggiori vantaggi. La tecnologia di rivestimento con lacche a base acquosa è una tecnica consolidata e sostenibile, applicabile su substrati diversi. Un rivestimento uniforme e continuo di NC, sia in forma cristallina che fibrillare, anche se molto sottile (< 1 µm) può offrire una straordinaria barriera a diversi aeriformi e sostanze chimiche indesiderate, come molti lavori sperimentali hanno dimostrato.
L’ottimizzazione di una tale soluzione di packaging basata su un substrato laccato con NC deve però, necessariamente completarsi attraverso la implementazione di altre indispensabili prestazioni, quali la saldabilità, il contatto alimentare, la possibilità di stampa ecc. Diverse opzioni sono oggi disponibili per raggiungere questo risultato e la strategia da seguire sembra quella della combinazione di diversi strati attraverso un insieme di operazioni di laccatura e laminazioni.
Ghislain Fotie, Sara Limbo, Luciano Piergiovanni
DeFENS - Università degli Studi di Milano
in collaborazione con GSICA - Gruppo Scientifico Italiano di Confezionamento Alimentare
