Basta uno sguardo, anche distratto, alla scrivania per imbattersi in una piccola verità scientifica. Il piano è in legno, quindi fatto di cellulosa e lignina. C’è una penna di plastica: probabilmente polipropilene. Il tappetino del mouse è in gomma sintetica. E la maglietta che indosso? È in poliestere. Ovunque si posi lo sguardo, è possibile individuare materiali diversi ma legati da un comune denominatore: sono polimeri. Viviamo letteralmente immersi nei polimeri. Alcuni esistono sulla terra da milioni di anni, altri sono invenzioni recenti dell’ingegno umano. E se oggi molte discussioni ruotano intorno all’inquinamento da plastiche e microplastiche, è anche perché questi materiali hanno avuto un successo straordinario. Ma perché i polimeri sono ovunque? E cosa li rende così efficaci nelle funzioni che svolgono?
Grandi molecole composte da piccoli mattoncini
I polimeri sono grandi molecole costituite da unità più piccole, chiamate monomeri. Possiamo immaginare i monomeri come tanti piccoli mattoncini Lego che si possono connettere tra di loro in diversi modi. Alcuni polimeri sono costituiti da un solo tipo di monomero ripetuto all’infinito, altri alternano sequenze diverse, dando origine a strutture più complesse. La bellezza della chimica dei polimeri sta proprio in questo: con una manciata di elementi e combinazioni si ottiene una varietà quasi infinita di materiali, ognuno con proprietà uniche.
In base alla loro origine, i polimeri si distinguono in naturali e sintetici detti anche plastiche. I primi sono prodotti dagli organismi viventi e sono alla base della biologia; i secondi sono creati artificialmente e hanno trasformato la tecnologia e l’industria moderna.
I polimeri naturali
La natura ha avuto miliardi di anni per sperimentare e selezionare le strutture chimiche più adatte alla vita. I polimeri naturali sono tra gli strumenti più versatili ed efficienti che l’evoluzione abbia sviluppato. Il DNA, per esempio, è un polimero straordinario: si tratta di una doppia elica polimerica contenente una sequenza di quattro monomeri ovvero adenina, timina, guanina e citosina. In questo polimero sono racchiuse le informazioni genetico di ogni essere vivente. Le proteine, fondamentali per quasi tutte le funzioni biologiche, sono polimeri degli amminoacidi. La cellulosa, presente nelle pareti delle cellule vegetali, è un polimero di zuccheri. Questi materiali non sono solo versatili: sono anche biodegradabili, autoriparanti, e costruiti con un’efficienza energetica che la scienza fatica ancora ad eguagliare.
I polimeri sintetici
A partire dagli inizi del Novecento, i chimici hanno iniziato a creare polimeri che non esistono in natura. Il primo fu la bachelite, seguita da materiali come il nylon, il PVC, il polietilene, il teflon. In pochi decenni, i polimeri sintetici hanno rivoluzionato ogni settore: dai trasporti all’edilizia, dalla medicina all’elettronica. Perché tanto successo? Perché questi materiali possono essere progettati “su misura”: leggeri, resistenti, impermeabili, trasparenti, flessibili, economici. A differenza della natura che ha necessitato di miliardi di anni e sfruttato il processo evolutivo e la selezione naturale, i chimici hanno compreso il meccanismo di fondo di queste molecole, individuandone le proprietà fondamentali. In questo modo è stato possibile massimizzarne le potenzialità in maniera sempre più mirata. I polimeri sintetici possono imitare la seta, sostituire il vetro, proteggere da sostanze corrosive, diventare isolanti termici o essere combinati con altri materiali per creare dei materiali compositi dalle proprietà eccezionali. Nessun altro gruppo di materiali offre una tale combinazione di versatilità e costo contenuto.
Facciamo un esperimento: questo oggetto contiene polimeri?
Osservo la scrivania, la scrivania è fatta di legno, componenti principali: cellulosa e lignina. Verdetto: polimeri naturali! Aspettate, il legno è lucido, è stato verniciato con una finitura liscia e resistente, probamente una resina sintetica, quindi un polimero sintetico.
Mi guardo la maglietta, decisamente economica, direi fibra di poliestere: polimero sintetico. Apro l’armadio e vedo se ho capi più interessanti, vedo una polo 100% cotone, un maglione di lana e un guanto di seta (ehi aspetta come ci è finito qui dentro?) tutti polimeri naturali.
Sposto lo sguardo sulle scarpe da corsa, tomaia decisamente in un qualche polimero sintetico e la suola? Beh qui ci sono gomme sintetiche, poliuretani ed EVA (etil-vinil-acetato), tutti polimeri sintetici.
Anche in cucina: pasta e riso contengono polisaccaridi, le proteine sono polimeri di amminoacidi entrambi polimeri naturali. Vedo un pacchetto di chewing gum che contiene gomma naturale, ovvero poliisopropilene, un polimero naturale. Ci sono veramente tanti esempi!
Mi gratto la barba perplesso e poi ho un’illuminazione! Barba e capelli sono fatti principalmente di cheratina, un altro polimero naturale, incredibile. Potremmo continuare per tantissimo tempo ma lascio a voi il divertimento (magari sfidando qualcuno) a trovare cosa contiene e cosa non contiene polimeri. Per verificate vi basta una veloce ricerca su internet.
Il lato oscuro del successo dei polimeri sintetici
L’incredibile utilità delle plastiche presenta tuttavia un risvolto problematico. I polimeri sintetici, proprio perché stabili e resistenti, tendono a degradarsi molto lentamente, come riferimento una bottiglietta di plastica in PET può impiegare fino a un migliaio di anni per decomporsi completamente. Quando si decompongono inoltre, non scompaiono magicamente: si frammentano in pezzi sempre più piccoli, dando origine alle microplastiche e nanoplastiche che oggi ritroviamo nei mari, nel suolo, nell’acqua potabile e persino nei tessuti umani. La loro presenza negli ecosistemi è diventata una preoccupazione globale. Non si tratta solo di inquinamento estetico o visivo: le microplastiche possono essere ingerite dagli organismi, accumularsi nella catena alimentare e interferire con i cicli naturali. E sebbene la ricerca sia ancora in corso, alcune evidenze suggeriscono potenziali effetti negativi anche sulla salute umana.
I polimeri del futuro
Nonostante le varie problematiche, la risposta non può essere l’abbandono dei polimeri, ma piuttosto una loro evoluzione sostenibile. Sempre più ricerche si concentrano su biopolimeri derivati da fonti rinnovabili e su materiali biodegradabili, capaci di svolgere la loro funzione senza lasciare tracce persistenti nell’ambiente. Allo stesso tempo, servono sistemi di riciclo più efficienti, progettazione orientata alla circolarità, e una maggiore educazione all’uso responsabile di questi materiali.
I polimeri sono molto più che plastica. Sono un capolavoro della natura e un grande successo dell’ingegno umano con cui è stato creato gran parte del mondo che ci circonda, naturale o artificiale che sia. Comprenderli, usarli con intelligenza e progettarli in modo sostenibile è una delle sfide più affascinanti e urgenti del nostro tempo.