Reologia, innovazione e collaborazione regionale: guidare il futuro delle bioplastiche e dei materiali riciclati

Affrontare le sfide della sostenibilità attraverso la scienza dei materiali

In un panorama industriale e normativo in rapida evoluzione, una comprensione approfondita dei materiali polimerici è diventata un fattore chiave per l’innovazione. Mentre le industrie si impegnano a raggiungere ambiziosi obiettivi di sostenibilità, circolarità e prestazioni, la caratterizzazione avanzata dei materiali sta assumendo un ruolo sempre più strategico.

Con questo obiettivo in mente, Green Business and Consulting Company,, un’azienda dedicata allo sviluppo di soluzioni eco-responsabili, tra cui biomateriali e bioplastiche (a base biologica e/o biodegradabili), ma anche plastiche riciclate, ha avviato una collaborazione tecnica e scientifica unica nel suo genere nella regione francese dell’Alvernia-Rodano-Alpi.

Questa iniziativa riunisce quattro partner le cui competenze complementari danno vita a un potente ecosistema di innovazione:

• Green Business and Consulting Company, specializzata in bioplastiche e nel loro sviluppo, con una solida competenza in materia di Ecodesign e LCA
• L’Istituto tecnico Jean Zay (a Thiers), centro di eccellenza riconosciuto nella formazione scolastica e tecnica nel settore della lavorazione delle materie plastiche;
• l’INP di Clermont Auvergne, istituto di ingegneria all’avanguardia che coniuga ricerca di livello mondiale e trasferimento dell’innovazione industriale;
• NETZSCH, leader mondiale nelle tecnologie avanzate di analisi reologica.

Uniti da una competenza comune: la reologia

Al centro di questa collaborazione c’è la reologia, la scienza che studia il flusso e la deformazione dei materiali. La reologia funge da collegamento essenziale tra la ricerca accademica e l’applicazione industriale, fornendo approfondimenti fondamentali sul comportamento dei sistemi polimerici complessi.

Questa competenza è particolarmente importante per i materiali emergenti come le bioplastiche e i polimeri riciclati, le cui proprietà fisiche e chimiche possono variare in modo significativo a seconda della composizione, della microstruttura e delle condizioni di lavorazione.

L’importanza di una caratterizzazione avanzata è ulteriormente amplificata dai prossimi requisiti del Regolamento europeo sugli imballaggi e sui rifiuti di imballaggio (PPWR), entrato in vigore nell’agosto 2026, che ha introdotto obblighi più rigorosi riguardo all’uso di materiali riciclati e sostenibili negli imballaggi nei prossimi anni.

Per affrontare queste sfide, i partner hanno unito le proprie competenze nei settori della formazione, della ricerca, dell’innovazione dei materiali e della metrologia, creando una piattaforma collaborativa in grado di accelerare lo sviluppo di polimeri sostenibili di nuova generazione.

Strumentazione avanzata: alla base della conoscenza e delle prestazioni

NETZSCH Reometro rotazionale Kinexus Prime Pro+

Le competenze scientifiche nel campo della reometria rotazionale, sviluppate dal personale di ricerca del gruppo GePEB dell’Institut Pascal, vengono valorizzate attraverso la piattaforma di trasferimento tecnologico Gen’Mat presso il Polytech Clermont (INP di Clermont Auvergne), gestita da Fabrice Audonnet. Acquisiti grazie al programma di finanziamento AMI CMA “Académie des Mobilités” a sostegno della formazione ingegneristica, questi strumenti vengono utilizzati per la caratterizzazione avanzata dei materiali, a beneficio sia della formazione degli studenti di ingegneria del CA INP sia della ricerca accademica.

Dotato di un forno HTC Prime, il reometro rotazionale Kinexus Prime Pro+ diNETZSCH fornisce informazioni fondamentali sulla struttura e sul comportamento dei materiali in condizioni di basso taglio. Il sistema consente la misurazione precisa di proprietà critiche quali:

• Viscosità dinamica;
• moduli viscoelastici;
• Transizioni fisiche, tra cui il comportamento di scorrimento e l’elasticità.

In quanto strumento consolidato per l’analisi reologica, favorisce la comprensione e lo sviluppo di formulazioni polimeriche avanzate (cfr. Figura 1 relativa alle proprietà in funzione dell’invecchiamento).

NETZSCH Reometro capillare Rosand RH7: un importante passo avanti tecnologico

L’acquisizione del reometro capillare Rosand RH7 ( NETZSCH, cfr. Figura 2), con il supporto tecnico di Frédéric Fraisse, rappresenta un significativo passo avanti verso la riproduzione delle reali condizioni di lavorazione industriale, quali l’estrusione e lo stampaggio a iniezione.

Lo strumento consente di caratterizzare le proprietà fondamentali dello stato fuso, tra cui:

• viscosità di taglio e di estensione in condizioni di alta pressione;
• Comportamento elastico e profili di scorrimento in un ampio intervallo di velocità di taglio (cfr. Figura 3);
• proprietà pVT (pressione-volume-temperatura), essenziali per la modellazione della compressibilità e dell’espansione termica dei materiali.

Queste misurazioni forniscono dati altamente accurati per la simulazione dei processi, la progettazione degli utensili e la produzione dei componenti, migliorando in ultima analisi la qualità del prodotto e riducendo i tempi di sviluppo.

Tecnologie complementari per una comprensione completa dei materiali

La combinazione della reometria rotazionale e capillare offre una capacità analitica ampia e complementare.

La reometria rotazionale è particolarmente utile per studiare la risposta dei materiali a basse velocità di deformazione e per determinare le proprietà viscoelastiche.

La reometria capillare, al contrario, fornisce informazioni fondamentali nelle condizioni estreme che si verificano durante la lavorazione industriale, dove i materiali sono esposti ad alti tassi di taglio e temperature elevate.

Insieme, queste tecnologie consentono una caratterizzazione reologica completa, collegando le proprietà fondamentali dei materiali, quali viscosità, elasticità e transizioni da solido a liquido, con i parametri chiave di processo, tra cui pressione, temperatura, volume e velocità di flusso.
Per materiali complessi come i biopolimeri e le miscele riciclate, le cui proprietà possono variare in modo significativo, questo approccio integrato offre un importante vantaggio scientifico. Esso facilita l’ottimizzazione delle formulazioni, migliora la prevedibilità dei processi e favorisce il trasferimento efficace delle innovazioni dallo sviluppo in laboratorio alla produzione industriale su scal large e.

Sviluppare competenze e favorire il trasferimento delle conoscenze

Un pilastro fondamentale di questa partnership è lo scambio reciproco di competenze.
NETZSCH offre una formazione pratica avanzata al personale accademico e di ricerca sia dell’Institut Pascal che dell’INP di Clermont Auvergne, nonché ai team tecnici di Green Business and Consulting Company. Lo sviluppo di queste competenze è essenziale per sfruttare appieno la potenza analitica del Rosand RH7 e generare dati di alta qualità per lo sviluppo delle future generazioni di polimeri sostenibili.

Allo stesso tempo, il Liceo tecnico Jean Zay, sotto la guida di David Bonnet, ha fornito un importante contributo attraverso i suoi programmi di lavorazione delle materie plastiche e le sue strutture tecniche, in particolare nell’ambito del programma BTS EuroPlastics & Composites.

La scuola ha progettato e realizzato uno stampo a flusso a spirale (cfr. Figura 4), che verrà installato su una pressa a iniezione elettrica ENGEL da 60 tonnellate. Questo strumento didattico e scientifico consentirà a studenti e ricercatori di visualizzare la relazione diretta tra la reologia dei materiali e le prestazioni della lavorazione industriale.

La sua integrazione nei laboratori pratici rafforza il legame tra l’apprendimento accademico e la realtà industriale, incoraggiando al contempo i futuri tecnici a confrontarsi con materiali sostenibili e innovazione tecnologica.

Un modello di eccellenza regionale

Questa collaborazione illustra perfettamente un modello di innovazione olistico che abbraccia l’intera catena del valore, dalla ricerca fondamentale all’applicazione industriale, supportato da una formazione tecnica di alto livello.

Allineando le capacità di ricerca dell’INP di Clermont Auvergne, le competenze didattiche del Liceo Tecnico Jean Zay, le tecnologie all’avanguardia di NETZSCHe la strategia di innovazione orientata al mercato della Green Business and Consulting Company, la regione dell’Alvernia-Rodano-Alpi si sta affermando come punto di riferimento per una cooperazione regionale di successo.

Insieme, questi partner stanno contribuendo a plasmare il futuro della lavorazione delle materie plastiche: più circolare, più tecnica e più sostenibile.

Grazie per la proficua collaborazione

Desideriamo ringraziare sentitamente Laurent Massacrier, della Green Business and Consulting Company, Fabrice Audonnet, del gruppo di ricerca GePEB dell’Institut Pascal e della piattaforma Gen’Mat (Polytech Clermont, Clermont Auvergne INP), David Bonnet, del Liceo Tecnico Jean Zay, nonché tutti coloro che hanno partecipato a questa collaborazione per la fiducia, la competenza e l’impegno dimostrati.

Siamo lieti di far parte di questa solida partnership regionale e non vediamo l’ora di constatare come le competenze combinate in materia di reologia, sviluppo dei materiali, ricerca e formazione continueranno a contribuire allo sviluppo di soluzioni polimeriche più sostenibili.