Una resina a base biologica è un polimero derivato interamente o parzialmente da fonti biologiche rinnovabili: piante, oli vegetali, lignina, rifiuti agricoli o altra biomassa. A differenza delle resine convenzionali a base di petrolio che si basano su combustibili fossili, le resine a base biologica utilizzano la CO₂ assorbita di recente dall’atmosfera, rendendole intrinsecamente più neutre in termini di carbonio.
È importante distinguere a base biologica da biodegradabile . Molte resine a base biologica sono termoindurenti: polimerizzano in materiali durevoli e reticolati che non sono biodegradabili. Tuttavia, la loro impronta di carbonio è significativamente inferiore perché il carbonio che contengono proviene da fonti rinnovabili piuttosto che da riserve fossili.
Le resine a base biologica includono:
La percentuale di contenuto biologico può variare: da parzialmente a base biologica (ad esempio, 20-30%) a completamente a base biologica (100%). La scelta dipende dall'applicazione e dai requisiti prestazionali.
Diverse forze potenti stanno spingendo avanti il mercato delle resine di origine biologica.
I governi di tutto il mondo stanno inasprendo le normative sui composti organici volatili (COV) e sulle emissioni di carbonio. L’UE, gli Stati Uniti e altre regioni stanno spingendo per materiali a basso contenuto di carbonio, con le resine a base biologica posizionate come una soluzione chiave. Anche gli impegni aziendali in materia di sostenibilità, dagli obiettivi di zero emissioni nette agli obiettivi di economia circolare, stanno stimolando la domanda. Molti importanti produttori stanno cercando attivamente di sostituire le resine derivate dal petrolio con alternative rinnovabili.
I consumatori sono sempre più consapevoli dell’impatto ambientale dei prodotti che acquistano. Dagli interni automobilistici ai materiali da costruzione e agli imballaggi, c’è una crescente preferenza per i materiali sostenibili.
I prezzi del petrolio sono volatili e le forniture sono limitate. Le materie prime di origine biologica offrono un’alternativa più stabile e rinnovabile.
La ricerca e lo sviluppo stanno rapidamente migliorando le prestazioni, la scalabilità e il rapporto costo-efficacia delle resine di origine biologica. Le innovazioni nel campo delle resine epossidiche a base di lignina, dei polioli di olio vegetale e dei monomeri a base biologica stanno ampliando la gamma di applicazioni.
Le resine di origine biologica si stanno facendo strada praticamente in tutti i settori che tradizionalmente si basano sulle resine a base di petrolio.
La riduzione del peso è fondamentale per l’efficienza del carburante e l’autonomia dei veicoli elettrici. Sono in fase di sviluppo compositi a base biologica ricavati da biomassa di residui agricoli per applicazioni automobilistiche. Le bio-epossidiche e i bio-poliuretani vengono utilizzati nei componenti interni, nelle parti strutturali e nei rivestimenti.
Dagli adesivi e sigillanti ai rivestimenti e ai materiali compositi, le resine a base biologica sono sempre più utilizzate nell'edilizia e nelle costruzioni. I poliuretani a base biologica vengono utilizzati nelle schiume rigide per l’isolamento, mentre le resine epossidiche biologiche trovano applicazioni nelle pavimentazioni e negli adesivi strutturali.
Le resine di origine biologica offrono un'alternativa sostenibile per imballaggi alimentari, rivestimenti e pellicole flessibili. Si prevede che la domanda di imballaggi di origine biologica crescerà in modo significativo con l’inasprimento delle normative sulla plastica monouso.
Il mercato globale dei rivestimenti a base biologica è stato valutato a 13,6 miliardi di dollari nel 2025 e si prevede che raggiungerà i 22,6 miliardi di dollari entro il 2030. Le resine a base biologica stanno sostituendo i leganti a base di petrolio in pitture, vernici e adesivi per applicazioni automobilistiche, infrastrutturali, di arredamento, marine e aerospaziali.
I bio-epossidici sono in fase di valutazione per i compositi aerospaziali, con alcuni studi che mostrano stabilità igrotermica e durabilità più elevate rispetto alle controparti a base di petrolio. Le bio-epossidiche riciclabili hanno dimostrato un tasso di rilascio di energia di deformazione superiore del 73% rispetto alle resine epossidiche convenzionali.
Le resine a base biologica offrono un eccellente isolamento elettrico e stabilità termica, con una maggiore resistenza all'idrolisi rispetto ai poliuretani sintetici. La ricerca sui compositi epossidici di origine biologica per quadri ad alta tensione isolati in gas ha dimostrato proprietà meccaniche equivalenti o migliori rispetto alle controparti a base di petrolio.
Una preoccupazione comune riguardo alle resine biobased è se possano fornire le stesse prestazioni delle tradizionali resine a base di petrolio. Le prove suggeriscono sempre più che possono – e in alcuni casi addirittura superarli.
Gli studi sui compositi epossidici di origine biologica hanno dimostrato proprietà meccaniche equivalenti o migliori rispetto alle controparti a base di petrolio. La ricerca sui compositi epossidati a base di acido itaconico ha dimostrato che, dopo l’invecchiamento, il composito a base biologica presentava una resistenza e un mantenimento delle prestazioni più elevati rispetto ai compositi a base di petrolio. I monomeri epossidici a base biologica ritardanti di fiamma hanno prodotto resine con proprietà termomeccaniche paragonabili a DGEBA.
Le resine a base biologica hanno dimostrato stabilità igrotermica e durata più elevate rispetto alle resine epossidiche a base di BPA. I compositi epossidici di origine biologica con un contenuto di biomateriale del 20% sono stati confermati adatti per distanziatori isolanti ad alta tensione.
Le resine a base biologica mostrano tipicamente lo stesso comportamento di erogazione e lo stesso profilo di polimerizzazione delle resine convenzionali, il che significa che non è necessaria alcuna attrezzatura adattativa.
La percentuale di contenuto biologico può essere ottimizzata per ciascuna applicazione. La ricerca mostra che il contenuto biologico può essere incorporato senza effetti dannosi sulle prestazioni.
L’argomento più convincente a favore delle resine di origine biologica è la loro prestazione ambientale.
Le valutazioni del ciclo di vita (LCA) mostrano costantemente che le resine di origine biologica hanno un’impronta di carbonio inferiore rispetto alle alternative a base di petrolio. Per le resine poliestere insature, gli LCA indipendenti mostrano una riduzione del 20% dell’impronta di carbonio rispetto all’UPR convenzionale. Le resine a base biologica generalmente utilizzano e generano meno carbonio a base di petrolio durante il loro ciclo di vita.
Gli studi LCA hanno dimostrato le prestazioni ambientali superiori delle resine a base biologica, in particolare per quanto riguarda il potenziale di riscaldamento globale. Le resine a base di lignina per la stampa 3D mostrano un impatto sul riscaldamento globale di 6,64 kg di CO₂ eq/kg di resina, con un contenuto di lignina più elevato che riduce sostanzialmente sia i costi di produzione che l’impatto ambientale.
Le resine a base biologica possono essere prodotte da un’ampia gamma di materie prime: oli vegetali, lignina, residui agricoli e persino flussi di rifiuti. Ciò riduce la dipendenza dai combustibili fossili e sostiene i principi dell’economia circolare.
Nonostante le loro promesse, le resine a base biologica devono affrontare diverse sfide che devono essere affrontate per un’adozione più ampia.
I costi di produzione più elevati rispetto alle resine tradizionali rimangono una barriera. Tuttavia, i costi stanno diminuendo man mano che la produzione aumenta e le tecnologie migliorano.
Garantire catene di approvvigionamento stabili per le materie prime di origine biologica è una sfida. Molti materiali a base biologica si basano su colture agricole, che possono essere influenzate dalle condizioni meteorologiche, dalle fluttuazioni del mercato e dagli usi concorrenti.
Alcune resine a base biologica hanno proprietà meccaniche limitate in determinate applicazioni. La stabilità termica e l'elasticità possono essere inferiori in alcuni casi.
La gamma di resine biologiche disponibili è ancora più ristretta rispetto alle opzioni a base di petrolio, anche se la situazione sta cambiando rapidamente con la continua ricerca e sviluppo.
Il mercato delle resine a base biologica è destinato a una crescita significativa, guidato dall’innovazione tecnologica e dalla domanda del mercato.
Materie prime avanzate: I ricercatori stanno sviluppando resine da olio di lignina, ibridi olio vegetale-polisaccaride e persino residui agricoli. Ora sono possibili resine epossidiche completamente biobased da monofenoli derivati dalla lignina e metilchetoni vegetali.
Ritardanza di fiamma e funzionalità: Le innovazioni stanno aggiungendo proprietà ritardanti di fiamma agli epossidici di origine biologica, ampliando la loro gamma di applicazioni.
Riciclabilità e Vitrimeri: Sono in fase di sviluppo resine epossidiche completamente di origine biologica con legami esterici dinamici in grado di transesterificare, consentendo la realizzazione di materiali termoindurenti riciclabili.
Scale-up industriale: Le aziende stanno aumentando la produzione commerciale di resine a base biologica. Exel Composites e Polynt stanno adottando UPR di origine biologica su scala commerciale, con LCA indipendenti che mostrano una riduzione dell'impronta di carbonio del 20%.
Crescita del mercato: Si prevede che il mercato delle resine a base biologica crescerà a un CAGR del 18,88% tra il 2025 e il 2030, con una crescita prevista dei rivestimenti a base biologica da 13,6 miliardi di dollari a 22,6 miliardi di dollari entro il 2030.
Una resina a base biologica è un polimero derivato interamente o parzialmente da fonti biologiche rinnovabili: piante, oli vegetali, lignina o rifiuti agricoli. Le bioresine ecocompatibili riducono la dipendenza dai combustibili fossili e in genere hanno un’impronta di carbonio inferiore rispetto alle resine a base di petrolio.
Non necessariamente. La maggior parte delle resine a base biologica sono termoindurenti: polimerizzano in materiali durevoli e reticolati che non sono biodegradabili. Tuttavia, la loro impronta di carbonio è significativamente inferiore perché il carbonio proviene da fonti rinnovabili.
SÌ. Gli studi hanno dimostrato che molte resine a base biologica hanno proprietà meccaniche equivalenti o migliori rispetto alle controparti a base di petrolio. Alcuni bio-epossidici dimostrano una maggiore stabilità igrotermica e durabilità.
Le resine di origine biologica vengono utilizzate in componenti automobilistici, materiali da costruzione, imballaggi, rivestimenti, adesivi, compositi aerospaziali ed elettronica. Si prevede che i soli rivestimenti a base biologica raggiungeranno i 22,6 miliardi di dollari entro il 2030.
Il contenuto biologico può essere ottimizzato per ciascuna applicazione. La ricerca mostra che il contenuto biologico può essere incorporato senza effetti dannosi sulle prestazioni, sebbene la percentuale ottimale dipenda dallo specifico sistema di resina e dall'applicazione.
Attualmente sì, i costi di produzione più elevati rispetto alle resine tradizionali rimangono una sfida. Tuttavia, i costi stanno diminuendo man mano che la produzione aumenta e le tecnologie migliorano, e molti utenti ritengono che i benefici ambientali giustifichino il premio.
Gli LCA mostrano costantemente che le resine di origine biologica hanno un’impronta di carbonio inferiore rispetto alle alternative a base di petrolio. L’UPR a base biologica ha dimostrato una riduzione del 20% dell’impronta di carbonio rispetto all’UPR convenzionale.
SÌ. Le resine di origine biologica sono sempre più utilizzate nelle applicazioni automobilistiche, aerospaziali ed elettroniche. I compositi epossidici di origine biologica per l’isolamento ad alta tensione hanno mostrato proprietà meccaniche equivalenti alle controparti a base di petrolio.
Le materie prime comuni includono oli vegetali (soia, semi di lino, ricino), lignina, monomeri derivati dallo zucchero, oli vegetali e residui agricoli.
SÌ. Sono state sviluppate resine epossidiche completamente di origine biologica a partire dall'olio di lignina e dall'olio di soia epossidato, in sostituzione del bisfenolo A e dell'epicloridrina tossici. Sono state dimostrate anche resine epossidiche completamente biobased da monofenoli derivati dalla lignina.
Il mercato delle resine a base biologica è stato valutato a 6,98 miliardi di dollari nel 2025 e si prevede che supererà i 13,85 miliardi di dollari entro il 2032. Si prevede che il mercato delle resine naturali (a base biologica) raggiungerà i 17,98 miliardi di dollari entro il 2034.
No. Le resine a base biologica in genere mostrano lo stesso comportamento di erogazione e lo stesso profilo di polimerizzazione delle resine convenzionali, quindi non sono necessarie apparecchiature adattative.
SÌ. Recenti ricerche hanno introdotto monomeri di resina epossidica a base biologica ritardanti di fiamma con proprietà termomeccaniche paragonabili al DGEBA a base di petrolio.
Le tecnologie emergenti stanno rendendo possibili le resine biobased riciclabili. Sono state sviluppate resine epossidiche completamente di origine biologica con legami esterici dinamici in grado di transesterificare, consentendo la realizzazione di materiali termoindurenti riciclabili.
Le sfide principali includono costi di produzione più elevati, stabilità della catena di approvvigionamento delle materie prime, diversità limitata dei materiali e compromessi in termini di prestazioni in determinate applicazioni. La continua ricerca e sviluppo sta affrontando questi problemi.
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