ESPERIMENTO /// IL MITILE NOTO

TECNOLOGIA

il mitile

NOTO Un rifiuto dal mare che non si può buttare

La raccolta differenziata si sa, è buona pratica. Già da tempo i comuni delle nostre città si stanno adoperando per sensibilizzare i cittadini agevolando loro e la raccolta privata attraverso l’inserimento di aree di stoccaggio diversificate oppure con la raccolta calendarizzata porta a porta.

I rifiuti però si pagano e smaltirli in discarica costa. L’Italia si trova ancora a inseguire i più virtuosi Paesi europei i quali anche a fronte di una maggiore produzione di rifiuti hanno conferimenti in discarica bassissimi. Si guardi a un Paese in linea con l’Italia a livello di raccolta di rifiuti per abitante: i tedeschi raccolgono 597 kg di rifiuti urbani procapite, mentre l’Italia 535, eppure la Germania smaltisce in discarica solo 3 di quei 597 kg in discarica, mentre l’Italia 248 sui 535 raccolti.

Il nostro progetto nasce prorpio dall’osservazione di quei prodotti che vengono classificati come “indifferenziati” ma che potrebbero avere un utilizzo altro essendo di origine animale o avendo una qualche caratteristica particolare.

Abbiamo incominciato la nostra ricerca individuando il guscio della cozza come uno di questi. Facendo un breve sondaggio abbiamo osservato, fra l’altro, che solo una persona su cinque ha la consapevolezza che i gusci di mitili e crostacei non vanno inseriti nell’umido, come le ossa in genere, ma devono essere buttati nel cosidetto “indifferenziato”.

Il nostro progetto mira all’elaborazione di un processo di lavorazione con il quale ovviare alla problematica del costo dello smaltimento in discarica.

L’obiettivo della ricerca in particolare, è quello di sviluppare un materiale sfruttando gli scarti dei mitili, ovviando così al processo di smaltimento.

Era necessario a questo punto trovare un lengante, un materiale che tenesse le nostre cozze insieme e ne aumentasse le proprietà. Essendo il mare l’Habitat naturale di questi organismi abbiamo deciso di sfruttare uno dei materiali che più inquina i nosti mari, la plastica.

Come è noto la plastica è un polimero sintetico e i polimeri non vengono quasi mai usati allo stato puro ma miscelati con additivi vari, per migliorare la lavorabilità e le caratteristiche d’uso. Ogni polimero ha quindi una sua formulazione caratteristica, che può comprendere anche numerosi additivi, come ad esempio i riempitivi o cariche ed hanno lo scopo di abbassare il costo del materiale senza pregiudicarne le proprietà, oppure migliorrandole. Tipici riempitivi sono CaCO3, fibre di vetro, legno, talco, mica, nerofumo, silice.

Essendo il CaCO3, cioè la calcite, l’elemento principe dei nostri gusci di cozza, come vedremo più approfonditamente nella nostra analisi nei capitoli successivi, quello che ci è sembrato più logico fare è stato polverizzarle in modo da poterle usare come carica per il materiale polimerico ottenuto dal riciclo delle bottiglie recuperate dal mare.

Dalla riviera, abbiamo pensato poi, con lo stesso procedimento, di usare anche un altro scarto di difficile smaltimento: la polvere di marmo di Carrara.

Vedremo successivamente le varie fasi che hanno portato al nostro prodotto finale.

com’e’ fatta

LA CONCHIGLIA DELLA COZZA STRATO INTERNO

PERIOSTRACO +MESOSTACO

OSTRACO

L’ostraco (periostraco +mesostraco) non aumenta di spessore una volta formato, lo strato interno si!

MADREPERLA CaCO3 66%, sost. organ. 2,50%, H2O 31%, perd. 0,50%.

Lo strato interno, madreperlaceo, è costituito da un deposito di conchiolina a struttura reticolare con interstizi ripieni di laminette di carbonato di calcio in forma di aragonite, con assi di allungamento disposti perpendicolarmente alla superficie della conchiglia.

MESIOSTRACO

CALCITE CaCO3

Lo srtato intermedio (mesostraco) è costituito da piccoli prismi di calcite disposti perpendicolarmente alla superfice della conchiglia.

PERIOSTRACO

CONCHIOLINA O32H48O11 Lo strato esterno è costituito da cellule epiteliali (ectoderma) che secernono una sostanza organica, la conchiolina una scleroproteina di tipo cheratina (polisaccaride azotato.)

L’ectoderma è responsabile della formazione del guscio del mollusco.

I mitili sono abbondantemente presenti in tutto il bacino del Mediterraneo. Crescono facilmente su ogni tipo di substrato, anche galleggiante, e sono forse tra i pochi invertebrati che non hanno mai conosciuto cali di abbondanza nel corso degli anni.

In Italia esistono diversi allevamenti di mitli in zone controllate; le più conosciute sono quelle di Taranto, Manfredonia, La Spezia, la Laguna Veneta, Bellaria, Cesenatico e il Conero (AN).

Come molti sanno, sono dei filtri naturali presenti nei mari e hanno un importante ruolo sia nell’alimentazione degli altri animali marini sia nella nostra.

Ognuno di noi, però,è costretto a gettare nel residuo indifferenziato il guscio dopo aver consumato il mollusco poichè non deteriorabili e quindi non compostabili. Oltretutto è dalla cozza che nasce l’adesivo più potente del mondo, capace di rinsaldare ossa fratturate, evitare parti prematuri, dar vita a nuovi materiali. Estrarlo, ha però dei costi astronomici: 200mila euro per un solo grammo, infatti è stata ovviata questa spesa riproducendolo in laboratorio.

La cozza è dunque un rifiuto non riciclabile.

La cozza appartiene alla famiglia dei bivalvi. I Bivalvi appartengono al phylum Mollusca, un gruppo che include diversi animali come i gasteropodi, i cefalopodi e anche le vongole, le ostriche e i mitili. Il phylum comprende sei classi e una di queste è quella dei Lamellibranchi o Bivalvi.

Questi animali sono compressi lateralmente e il corpo molle è parzialmente o completamente racchiuso in una conchiglia.

La conchiglia dei bivalvi, come indica il loro stesso nome, è composta da due valve generalmente simmetriche, una destra e una sinistra, separate dai relativi lobi del mantello e destinate a proteggere i visceri. Esse sono unite da un legamento e una

cerniera, e sono costituite da una matrice organica formata da proteine, mucopolisaccaridi e cristalli di carbonato di calcio, generalmente sotto forma di calcite (cristalli esagonali) o aragonite (cristalli rombici).

Il legamento, a forma di fuso o di sezione di cilindro, è fissato ai bordi dorsali delle valve e grazie alla sua elasticità e alla sua posizione intercalare determina l’apertura delle valve. È costituito soprattutto da conchiolina sostanza analoga alla chitina e presenta uno strato esterno e uno interno, che per la loro elasticità tendono a provocare l’apertura della conchiglia. Il legamento è separato, tramite l’istmo palleale, dal mantello a livello della zona dorsale posta fra i suoi due lobi e può essere esterno alle valve e quindi prendere il nome di tensilium, oppure interno a esse ed essere detto resilium. La cerniera, o articolazione delle valve, è un dispositivo a ingranaggio più o meno complicato nel quale i denti di una delle valve penetrano in un incavo dell’altra.

Il guscio consta di tre strati di differente struttura: uno strato esterno (periostraco), costituito da conchiolina, uno strato intermedio (mesostraco) costituito da piccoli prismi di calcite disposti perpendicolarmente alla superficie della conchiglia, uno strato interno, madreperlaceo, costituito da un deposito di conchiolina a struttura reticolare con interstizi ripieni di laminette di carbonato di calcio in forma di aragonite (con abito pseudoesagonale), con assi di allungamento disposti perpendicolarmente alla superficie della conchiglia.

L’ostraco (periostraco+mesostraco) non aumenta di spessore una volta formato.

Fig.1 _ Schema di un geminato di aragonite a destra piano basale, a sinistra fora secondo l’asse centrale

MITILI UTILI La sua “bava” sta trovando applicazione praticamente per tutto: può sostituire i punti per suturare le ferite da taglio, incollare le ossa fratturate, riparare i danni alla retina e applicare protesi dentarie. Per concludere con la progettazione di materiali con inedite proprietà ottiche, magnetiche ed elettriche dalle infinite applicazioni, in medicina come nell’industria, in edilizia come nel settore arredo.

VALVE DI MITILO PER SALDARE IL FERRO Alcuni saldatori pugliesi, quando ancora non era disponibile la fiamma ossidrica, utilizzavano le valve di mitilo finemente tritate per saldare pezzi di ferro.

COZZE E MEDICINA Alcuni studiosi inglesi stanno studiando il bisso secreto dalla cozza; questa colla naturale ha infatti qualità straordinarie: è resistente all’acqua e non innesca le nostre difese immunitarie. Se si riuscirà a riprodurla in laboratorio, sarà possibile utilizzarla per cucire ferite, riparare ossa rotte o denti scheggiati, in quanto risulterebbe più efficace di ogni medicazione finora in commercio.

L’ESTRATTO DI COZZE, UN TRATTAMENTO NATURALE PER LE ARTICOLAZIONI In Occidente c’è un nuovo trattamento per i reumatismi articolari, un rimedio utilizzato da sempre dai Maori, le

popolazioni indigene della Nuova Zelanda.

Che ruolo svolge il tessuto connettivo nelle malattie articolari?

Il connettivo che avvolge le articolazioni è situato tra due elementi ossei, tra i quali esplica una funzione tampone, nel senso che ammortizza i carichi meccanici. Le malattie articolari sono dovute ad un suo malfunzionamento, spesso conseguenza di un’alimentazione non equilibrata.

Che impatto ha l’alimentazione nei reumatismi articolari?

L’alimentazione svolge un ruolo preponderante, poiché fornisce gli elementi nutritivi essenziali per il buon funzionamento del tessuto connettivo, che a sua volta li veicola alle ossa e alle articolazioni, oltre a fungere da vettore per l’eliminazione delle scorie. Osservando le abitudini alimentari dei Maori, i ricercatori hanno dimostrato l’utilità di un’alimentazione a base essenzialmente di cozze, ricche di glicosaminoglicani, componenti importanti del tessuto connettivo.

I trattamenti classici, ovverosia gli antinfiammatori, sono molto efficaci, ma spesso vengono mal tollerati a lungo termine.

Invece, l’oligoterapia (rame), la fitoterapia (equiseto, ribes nero, artiglio del diavolo) o le preparazioni a base di estratti naturali migliorano la qualità della vita dei pazienti, con pochissimi effetti collaterali.

L’estratto di cozze, per esempio, esplica un’azione antinfiammatoria, lubrifica l’articolazione, evita il degrado delle cartilagini e lenisce i dolori.

A chi interessa?

Contrariamente a quanto si è soliti ritenere, le malattie articolari non colpiscono solo gli anziani. Anche gli sportivi, le cui articolazioni sono molto sollecitate, sono interessati da queste patologie. In caso di infortunio, inoltre, le articolazioni possono essere alimentate provvisoriamente in modo insufficiente: risulta pertanto evidente l’utilità di un integratore a base di cozze. L’estratto di cozze viene usato anche in farmacia veterinaria per dare sollievo agli animali

UN MARE DI RIFIUTI 275 milioni di tonnellate. È la quantità di plastica prodotta nel 2010 nelle zone costiere della Terra, di cui tra i 4,9 e i 12,7 milioni di tonnellate sarebbero finite nei mari e negli oceani del nostro pianeta. I dati arrivano da uno studio coordinato dalla University of Georgia, che presenta una strategia per calcolare con precisione, e per la prima volta, la quantità di plastica immessa ogni anno negli ambienti marini a causa delle attività umane. Stando ai risultati, pubblicati su Science, se non si interverrà al più presto per migliorare lo smaltimento dei rifiuti nelle zone costiere la quantità di plastica nei nostri mari potrebbe aumentare di dieci volte entro il 2025.

Nel mare tra Italia, Spagna e Francia c’è una concentrazione di plastica che supera quella del cosiddetto ‘continente spazzatura’ presente nell’Oceano Atlantico. Ed in una sola ora nell’arcipelago toscano sono stati raccolti 4 chili di rifiuti, di cui il 73% in materiale plastico. Sono questi alcuni dati del rapporto ‘L’impatto della plastica e dei sacchetti sull’ambiente marino’ realizzato da Arpa Toscana e dalla struttura oceanografica Daphne di Arpa Emilia Romagna su richiesta di Legambiente.

In base agli esiti di International Coastal Cleanup, tra il 2002 e il 2006 i sacchetti di plastica sono risultati il quarto rifiuto più abbondante dopo sigarette, mozziconi e bottiglie.

Negli oceani la situazione è altrettanto grave. E’ ormai noto il Pacific Plastic Vortex, il grande vortice dell’oceano Pacifico la cui estensione è di qualche milione di chilometri quadrati, a causa di molti milioni di tonnellate di rifiuti galleggianti, soprattutto plastica. Ma la plastica abbonda anche in altre

parti del Pacifico. Nei pressi dei porti principali del Cile l’87% di tutti i rifiuti galleggianti è di plastica, metà dei quali sono sacchetti. In Giappone l’analisi sui dati tra il 2002 e il 2005 ha rivelato che il 76% del totale dei rifiuti erano in plastica, in Corea il dato è stato del 53%.

“L’Italia è un Paese doppiamente esposto al problema della plastica e la dispersione dei sacchetti in mare” afferma Stefano Ciafani, responsabile scientifico di Legambiente. “Lo è -continua- sia perché è la prima nazione per consumo di sacchetti di plastica ‘usa e getta’, visto che commercializza il 25% del totale degli shopper in tutta Europa, ma anche perché si affaccia sul mar Mediterraneo, coinvolto come i mari del resto del Pianeta dall’inquinamento da plastica.

Per queste ragioni il nostro Paese ha giustamente adottato con la legge finanziaria 2007 il bando sugli shopper non biodegradabili in vigore dal 1 gennaio scorso”.

Inoltre,le ingenti quantità di plastica in mare, soprattutto della frazione più leggera costituita dai sacchetti, causano gravi danni alla fauna marina che ne è attirata per via dei colori accesi.

TEMPI DI DEGRA DAZIONE IN MARE

3 MESI

3-6 MESI

TOVAGLIOLO DI CARTA

TORSOLO DI MELA

Il mare è l’habitat dei mitili, dove purtroppo ogni anno vengono gettate grosse quantità di rifiuti e inquinanti.

Molte di queste sostanze non esistevano neppure cinquant’anni fa. L’inquinamento degli oceani, in particolare delle acque costiere, è dovuto sia alle attività terrestri, sia a quelle marine. I fertilizzanti e i pesticidi utilizzati nelle aziende agricole, gli scarichi industriali e le scorie nucleari, i gas di scarico emessi lungo le strade, le acque usate e i rifiuti si riversano nei corsi d’acqua e finiscono nell’oceano. Le emissioni in atmosfera dovute a industrie e trasporti sono un’altra fonte rilevante dell’inquinamento che proviene dalla terra. Una volta emessi, molti composti chimici (rame, nichel, mercurio, cadmio, piombo, zinco e composti organici sintetici) rimangono nell’aria per settimane, se non di più. Con i venti si spostano e ricadono negli oceani. Tutti questi inquinanti e rifiuti sono poi ridistribuiti sulla superficie del globo dalle correnti dei mari.

Secondo un recente rapporto del Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente (PNUA), le plastiche, in particolare i sacchetti e le bottiglie in PET, sono i rifiuti marini più diffusi al mondo: in molti mari regionali costituiscono oltre l’80% dei rifiuti.

Vediamo nell’infografica in questa pagina i tempi di degradazione dei rifiuti in mare in ordine di tempo.

8-10 MESI

2-5 ANNI

ABITI LANA O COTONE

1000 ANNI

BOTTIGLIA DI PLASTICA E VETRO

MOZZICONI DI SIGARETTA

500 ANNI

LATTINA D’ALLUMINIO

5 ANNI

GOMME DA MASTICARE

esperimento

FASI GENERALI

ESSICAZIONE DEL GUSCIO

1

I gusci freschi di mitile presentano ancora parti di materiale organico che deve essere eliminato prima della fase di polverizzazione.

L’essicazione pùo avvenire al sole oppure in forno.

ADDIZIONE

SCELATA DEL POLIMERI PER CARATTERISTICHE CONFRONTO CARATTERISTICHE MATERIALI DI BOTTIGLIE E SACCHETTI IN PLASTICA (RIFIUTI DEL MARE) P. E P.S. P.E.T. P. P. P.V.C. POLIETILENE POLISTIRENE POLIETILEN-TEREFTALATO POLIPROPILENE CLORURO DI POLIVINILE PROPRIETA’

CRISTALLINO CRISTALLINO CRISTALLINO

AMORFO

AMORFO

AMORFO

TRASPARENZA

Elevata

Elevata

Elevata

dip. lavorazione

dip. lavorazione

dip. lavorazione

RIGIDITA’

Elevata

Elevata

Elevata

dip. lavorazione

dip. lavorazione

dip. lavorazione

COEFF. DILATAZIONE

Elevata

Elevata

Elevata

Basso

Basso

Basso

VISCOSITA’

Elevata

Elevata

Elevata

Basso

Basso

Basso

Buona

Buona

Buona

Buona

Buona

Buona

RESISTENZA A FATICA RITIRO A STAMPAGGIO

Basso

Basso

Basso

LEGGEREZZA

Buona

Buona

Buona

2

FRANTUMAZIONE I gusci essiccati, nei quali rimane solo conchilina e madreperla, vengono frantumati in varie grane: grossa, media, fine. Da prima i gusci vengono rotti grossolanamente, poi vengono passati in un blender per ottenere le varie grane.

ADDIZIONE AL POLIMERO Le varie sabbie di cozza vengono addizionate alla plastica riciclata in forma liquida che il polimero raggiunge attraverso al calore. La plastica bruciando produce diossina, almeno alcune. Per evitare ciò bisogna che la temperatura di combustione sia molto alta, e i forni sempre sotto controllo. Si usano i forni da ceramica perchè le plastiche in commercio vengono addizionate con additivi tipo stabilizanti che alzano il punto di fusione (Tm) e le temperature a cui questi fondono sono troppo alter per farlo con forni con temperature massime molto basse.

GRANA GROSSA

GRANA MEDIA

3

GRANA FINE

INZIO SPERIMENTAZIONE

4A

TEST 1 FUSIONE PP Tg=145° Tm=165° Fonderemo il PP per miscelarsi con maggior facilità alla polvere di cozza.

IN FORNO A 180°

RISULTATO In forno a 180° si arriva alla gomma ma non fonde. Tendenza a formare grumi.

NON RIUSCITO RISULTATO A 200° in forno diventa più vischioso ma non ancora fluido. Le cozze non si miscelano bene con la plastica. I fogli tendono a fondere sotto lo strato di cozze per questo si è formato un anello.

4B

TEST 2 FUSIONE PPbis Tg=145° Tm=165° Fonderemo il PP per miscelarsi con maggior facilità alla polvere di cozza.

IN FORNO A +200°

4C

TEST 3 FUSIONE PE Tg=90-115° Tm=110-135° Gli strati di conchiglie e di PE sono stati alternati per facilitare la miscelazione durante la fusione i quali sono stati coperti da un peso in ghisa cosparso di cera d’api per avere un prodotto omogeneo.

RISULTATO Il PE fonde anche se il risultato non è un prodotto omogeneo, per via della pressione oltre al calore le cozze non si integrano bene.

RISULTATO I Il materiale è divenuto fluido e omogeneo con le cozze, inglobandole perfettamente. ll PE, dopo circa 24h si è solidificato.

Per aumentare questa caratteristica è possibile aggiungere fibre di vetro.

4D

TEST 4 FUSIONE PEbis IN FORNO A 400° In questo caso abbiamo messo i fogli di PE di dimensione più grande in uno stampo piatto precedentemente cosparso di cera d’api.

RIUSCITO

prodotto

PROGETTAZIONE

LE COZZOLE In base agli esiti di International Coastal Cleanup, tra il 2002 e il 2006 i rifiuti che piĂš abbondano nei mari sono, in ordine decrescente mozziconi, bottiglie e sacchetti di plastica.

Per questo motivo abbiamo pensato di realizzare una serie di ciotoline, un prodotto semplice ma di ampio uso in moltissimi campi, oltre che utile per raccogliere i piccoli oggetti se usato come svuotatasche.

Come sopra esplicitato il materiale utilizzato ha di per se il fine di riciclare parte di questi rifiuti quali bottiglie e flaconi di PE, PP e PVC che sono in quest’ordine, costituiscono i materiali plastici piÚ diffusi al mondo e in particolare, nei mari.

La serie è formata da 3 ciotoline di dimensioni diverse dalla più piccola alla più grande. La mistura di cozza e PE ricilato è stata colata in uno stampo apposito per ogni misura di ciotolina, infornato a 400° in forno da ceramica e lasciata freddare. Ognuna delle ciotole ha una grana diversa di impasto in base alla grandezza: la più piccola sarà costituita di impasto a grana fine, la media medio e la grande con grana grossa.

GRANA GROSSA

GRANA MEDIA

GRANA FINE

prodotto

PROGETTAZIONE

POSACENERE Il primo progetto era quello di realizzare un posacenere che incentivasse i bagnanti a non buttare le sigarette in mare.

Purtroppo non è stato possibile realizzarlo per la mancanza di uno stampo apposito per la cottura in forno.

Lo alleghiamo comuqnue alla nostra ricerca come parte del percorso.

CONCLUSIONE Per concludere il nostro percorso di ricerca possiamo dire che fondendo il PE a oltre 200° sabbiamo ottenuto una miscela omogenea con diverse composizioni: nel caso delle due lastre le cozze, sono state tritate grossolanamente, finemente e in media misura e in ogni caso si sono ben mescolate con il polimero.

Abbiamo però capito che ciò è verificato solo in presenza di uno stampo che eserciti la necessaria pressione sul materiale. A tal proposito infatti sia le lastre sia il posacenere sono state ottenute ponendo il fuso tra due pareti fisse,che nel secondo caso appartengono al cono stesso che ha dato forma all’oggetto.

Il motivo per cui i primi esperimenti non sono riusciti risiede probabilmente nella struttura chimica dei polimeri commerciali che abbiamo utilizzato. I fogli plastici, infatti, sono spesso addizionati con altri elementi che gli conferiscono particolari proprietà fisico meccaniche e che però, allo stesso tempo, ne ostacolano la fusione.

Attraverso questi esperimenti, quindi, abbiamo potuto constatare che il materiale ottenuto può essere utilizzato per diversi scopi: come struttura portante(grazie alla resistenza raggiunta se miscelato con le cozze), come rivestimento decorativo dal valore aggiunto, come materia prima per creare oggetti.

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