Le sostanze chimiche del legno sostituiscono i bisfenoli tossici negli scontrini dei registratori di cassa
La lignina rende più sicure le ricevute dei registratori di cassa
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I ricercatori dell'EPFL hanno sviluppato formulazioni per il tipo di carta utilizzata per le ricevute di cassa o per i cartellini di spedizione, utilizzando sostanze chimiche a base di legno che riducono la dipendenza dai bisfenoli tossici, pur mantenendo le prestazioni di stampa.
Ogni giorno, milioni di persone utilizzano la carta termica senza pensarci. Ricevute, etichette di spedizione, biglietti e cartelle cliniche si affidano a rivestimenti sensibili al calore per far apparire il testo. Più precisamente, il calore innesca una reazione tra un colorante incolore e uno "sviluppatore", producendo testo scuro dove la carta è riscaldata.
La carta termica è un piccolo oggetto con un grande ingombro. Viene prodotta su larga scala, maneggiata quotidianamente e spesso riciclata, il che consente alle sue sostanze chimiche di diffondersi nell'acqua e nel suolo. Per decenni, gli sviluppatori più comuni sono stati il bisfenolo A (BPA) e, più recentemente, il bisfenolo S (BPS). Entrambi possono influire sugli organismi viventi alterando la segnalazione ormonale e sono rilevati nell'ambiente e nelle persone che maneggiano frequentemente gli scontrini.
Trovare alternative più sicure ai bisfenoli è difficile perché la carta termica deve essere anche stabile, stampabile e conveniente: nel 2022, il mercato globale della carta termica era valutato a circa 4 miliardi di dollari e si prevede che crescerà fino a circa 6 miliardi di dollari entro il 2030.
Le autorità di regolamentazione e i produttori hanno cercato dei sostituti, ma i progressi sono stati lenti, poiché qualsiasi alternativa meno tossica deve anche reagire alla giusta temperatura, rimanere stabile durante lo stoccaggio, mescolarsi bene con altri ingredienti di rivestimento ed evitare la decolorazione di fondo. Molti dei materiali a base biologica proposti falliscono in uno o più di questi aspetti.
Una soluzione dal legno
Gli scienziati dei gruppi di Jeremy Luterbacher e Harm-Anton Klok dell'EPFL hanno ora dimostrato che i materiali derivati dal legno possono soddisfare questi requisiti. In uno studio pubblicato su Science Advances, i ricercatori riferiscono di rivestimenti per carta termica che utilizzano la lignina, uno dei principali componenti del legno, insieme a un sensibilizzatore derivato dagli zuccheri vegetali.
"Abbiamo sviluppato formulazioni di carta termica - che si trovano comunemente in prodotti di uso quotidiano come ricevute di denaro, etichette di pacchetti, biglietti aerei, ecc... - realizzate con molecole a base vegetale che hanno una firma tossica molto bassa o nulla", spiega Luterbacher, che si è fatto conoscere nel 2014 dopo aver sviluppato un metodo per estrarre a basso costo la lignina dalle piante, evitandone la distruzione (pubblicato su Science).
Il nuovo studio si basa sul lavoro in corso del laboratorio sulla lignina. I ricercatori si sono concentrati su di essa perché contiene già gruppi chimici che possono agire come sviluppatori di colore.
Ma la lignina isolata è solitamente scura e chimicamente disordinata, il che la rende inadatta alla stampa. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno utilizzato un metodo di estrazione controllata, chiamato "frazionamento sequenziale assistito da aldeide", per produrre polimeri di lignina di colore chiaro con meno gruppi scuri che assorbono il colore e che possono interferire con la stampa. La loro chimica ha anche permesso di miscelare bene la lignina nello strato termico, un prerequisito fondamentale per una corretta reattività.
Per rendere la lignina reattiva alle temperature di stampa, il team ha aggiunto un "sensibilizzatore", un composto che si scioglie quando viene riscaldato e aiuta il colorante e lo sviluppatore a interagire. Invece di utilizzare i tradizionali sensibilizzatori a base di petrolio, hanno testato il diformilxilosio, una molecola ricavata dallo xilano, uno zucchero presente nelle pareti cellulari delle piante. Hanno quindi applicato le miscele risultanti sotto forma di sottili rivestimenti su carta e le hanno testate utilizzando un riscaldamento controllato e stampanti commerciali.
Un chiaro vantaggio nei test di sicurezza
I rivestimenti a base di lignina hanno prodotto immagini chiare quando sono stati riscaldati, con valori di densità del colore nella stessa gamma necessaria per la carta termica commerciale. I rivestimenti sono rimasti stabili se conservati vicino a una finestra per mesi e i loghi stampati sono rimasti leggibili anche dopo un anno. Sebbene il contrasto delle immagini fosse ancora inferiore a quello della carta commerciale completamente ottimizzata, le prestazioni erano pari a quelle delle carte termiche a base di BPA.
Anche i test di sicurezza hanno mostrato un chiaro vantaggio, in quanto gli sviluppatori di lignina hanno mostrato un'attività simile a quella degli estrogeni, inferiore di due o quattro ordini di grandezza rispetto al BPA. Il sensibilizzatore a base di zucchero non ha mostrato alcun profilo estrogenico o di tossicità nelle condizioni testate.
Lo studio dimostra che è possibile ottenere formulazioni di carta termica più sicure direttamente da biomasse non commestibili utilizzando semplici fasi di lavorazione. Sebbene sia necessario un ulteriore lavoro per ottimizzare la qualità di stampa e la scalabilità, i risultati puntano a scontrini ed etichette che facciano il loro lavoro senza ricorrere a sostanze chimiche problematiche.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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