Liberare il potenziale dei residui dei semi di calendula

Pieter Samyn – SIRRIS

Nel passaggio verso un’economia più circolare e basata su prodotti bio, l’industria dei rivestimenti sta emergendo come potente strumento di valorizzazione dei flussi di biomassa poco utilizzata. La transizione verso i rivestimenti sostenibili non implica soltanto la sostituzione dei leganti di origine petrolchimica, ma anche il ripensamento del ruolo di riempitivi e additivi.
In questo contesto, Sirris contribuisce attivamente grazie al progetto AddBIO. Il progetto mira al reperimento di additivibio  per rivestimenti di alta prestazione e più in particolare,alla  fornitura e al trattamento. Recentemente si è fatto strada un caso molto promettente, approfondito con ILVO e Praktijkpunt Landbouw. Entrambe le organizzazioni fanno parte attivamente del gruppo guida industriale del progetto AddBIO: la valorizzazione dei residui dei semi di calendula dopo l’estrazione dell’esano, reperito grazie al progetto GOGO4IT.
Ciò che spesso viene considerato scarto dopo l’estrazione, potrebbe di fatto essere considerato un materiale funzionale di alto valore. I residui di calendula possiedono potenzialità ancora sconosciute come riempitivi e additivi bio per rivestimenti, in quanto associano in sé prestazione, sostenibilità e circolarità. Questa affermazione sottolinea il motivo per cui questo materiale merita attenzione e invita i partner industriali ad unirsi nel percorso di costante sviluppo.

La calendula nelle Fiandre
La calendula officinalis è una nuova coltura nelle Fiandre. Da quando ha preso avvio l’attività di ricerca nel 2014, i coltivatori fiamminghi sono entusiasti di questa coltura.Qu esto gruppo attivo costituisce la base della conoscenza tecnica di questa coltura, che è stata sufficientemente rifinita per la coltivazione in scala. Fino a poco tempo fa, la sua introduzione nella pianificazione delle colture è stata ostacolata dalla scarsa attività di vendita della materia prima presumibilmente promettente della calendula. Nel 2024, questa situazione è cambiata a seguito della richiesta di una società specializzata in rivestimenti per legno sostenibili. Essi hanno bisogno da 10 a 100 tonnellate di olio di semi di calendula annualmente (ILVO).

Una nuova vita per i residui di semi di Calendula
I fiori di calendula sono ampiamente coltivati per le valide sostanze estratte, utilizzate nei cosmetici, nei prodotti farmaceutici e nutraceutici. Nello stesso tempo, i semi di calendula possono essere raccolti e trattati in componenti validi. L’estrazione dell’esano rimuove principalmente i composti non-polari come gli oli e i principi attivi lipofilici, lasciando indietro una frazione solida che rimane sottoutilizzata (Fig. 2).
L’analisi primaria ha dimostrato che i residui estratti comprendono un alto contenuto di proteine e di fibre. Si trattengono tipicamente una struttura lignocellulosica (cellulosa, emicellulosa, lignina); i prodotti fitochimici polari che non sono esano-solubili; i pigmenti naturali come i carotenoidi; una struttura porosa dal peso ridotto; i gruppi idrossilici superficiali reattivi.
I residui dei semi di calendula sono già utilizzati come fertilizzanti oppure come materie prime parallele in bioraffineria. Queste caratteristiche li rendono potenzialmente interessanti come riempitivi funzionali nei biocompositi, rivestimenti, pigmenti o fonti di carbone dolce bio.

Cosa rende i residui di calendula additivi funzionali per l’industria produttrice di rivestimenti
L’industria produttrice di rivestimenti è alla ricerca di prodotti sostenibili alternativi ai riempitivi minerali (ad esempio CaCO3, talco), additivi che offrono multifunzionalità, materiali che contribuiscono al raggiungimento degli obiettivi di riduzione di CO2 e della circolarità contribuendo alla differenziazione grazie al contenuto bio. I residui di semi di calendula si allineano fortemente a queste esigenze. Diversamente da molti sottoprodotti agricoli, essi offrono una struttura fine e una funzionalità chimica intrinseca. Essi offrono quindi dei percorsi utili per applicazioni drop-in e per soluzioni tecniche di valore superiore. L’applicazione più immediata e scalabile in prospettiva è l’utilizzo di un riempitivo funzionale. Dopo l’essiccazione e la macinazione, i residui di semi di calendula possono essere incorporati nei rivestimenti per ottenere il controllo reologico (mediante interazioni particella-particella), gli effetti di opacizzazione (per la rugosità superficiale e la propagazione della luce), la riduzione del peso (densità inferiore rispetto ai riempitivi minerali), oppure la resistenza alla screpolatura (migliore distribuzione delle sollecitazioni). In questo ruolo, i residui di semi di calendula possono sostituire parzialmente i riempitivi convenzionali, contribuendo alla sostenibilità e alla prestazione. Ciò è particolarmente importante per i rivestimenti acrilici a base acquosa, i sistemi alchidici o per i rivestimenti epossidici. In particolare, l’elevato contenuto di proteine può contribuire a migliorare la reticolazione chimica del rivestimento con un miglioramento della durabilità e della resistenza meccanica.
Il segreto degli sviluppi futuri sta nella distribuzione ottimizzata della granulometria, nella qualità della dispersione e nel controllo dell’umidità per ottimizzare la formulazione del rivestimento con il contatto massimizzato degli additivi bio. Uno degli aspetti più interessanti dei residui di semi di calendula è rappresentato dalla loro adattabilità chimica. Grazie alla presenza dei gruppi idrossilici e delle superfici reattive, possono essere modificati con la silanizzazione (maggiore compatibilità con le matrici polimeriche), con il trattamento degli acidi grassi (idrofobicità avanzata) e con l’esterificazione o innesto (integrazione reattiva nei leganti).
Ciò consente la trasformazione di un semplice riempitivo in additivo funzionale con proprietà interfacciali personalizzate. I vantaggi possibili possono determinare una stabilità superiore nella dispersione, una prestazione meccanica superiore, minore penalizzazione di una viscosità ridotta e una migliore resistenza all’acqua. Per l’industria produttrice di rivestimenti, ciò rappresenta un passaggio dalla sostituzione del riempitivo allo sviluppo di una formulazione basata sulla prestazione avanzata.

Mirare a una prestazione superiore dei rivestimenti di origine bio
Per applicazioni di alta prestazione, i residui di semi di calendula possono essere convertiti in carbone dolce bio mediante la pirolisi. Questo processo produce un materiale ricco di carbonio, dotato di una superiore idrofobicità, di una conducibilità elettrica potenziale, e una stabilità agli UV superiore.
Questi materiali possono essere utilizzati nei rivestimenti antistatici, nei sistemi anticorrosione o nei rivestimenti di specialità d’uso industriale. Se è vero che questo percorso richiede un trattamento aggiuntivo, esso può anche liberare applicazioni di nicchia di alto valore. In parallelo, i residui dei fiori di calendula sono già disponibili su una base più comune e possono servire come pigmenti dalla tinta vibrante. Anche dopo l’estrazione del solvente, possono essere prodotti la colorazione residua e i composti attivi UV. Le applicazioni potenziali includono una tinteggiatura poco intensa nei rivestimenti decorativi, le finiture estetiche naturali e la protezione supplementare agli UV.

Alla ricerca di partner per esplorare e collaborare
Per liberare il potenziale dei residui di semi di calendula, è essenziale un approccio allo sviluppo strutturato. I residuidi calendu la rappresentano una fonte facilmente accessibile con un grande potenziale di innovazione:
• Disponibile come flusso parallelo nella fase di analisi.
• Richiede un trattamento relativamente semplice per le applicazioni iniziali.
• Offre percorsi multipli di funzionalità.
• Forte allineamento con tendenze legislative e di mercato.
I partner della collaborazione possono:
• Dare forma a una proposta di valore.
• Sviluppare soluzioni specifiche.
• Ottenere un vantaggio sul piano della concorrenza nei rivestimenti sostenibili.
La valorizzazione dei residui di semi di calendula non è soltanto un’opportunità tecnica, ma una sfida dell’innovazione collaborativa. Sirris e ILVO sono alla ricerca di partner industriali per esplorare e co-sviluppare questo materiale promettente nelle Fiandre come prodotto di alto valore.
Siamo particolarmente interessati alla collaborazione con produttori di rivestimenti che vogliono integrare riempitivi di origine bio, cercando di differenziarsi con materiali circolari o di esplorare formulazioni a basso contenuto di carbonio. Inoltre, l’azienda intende collaborare con i fornitori di materie prime per lo sviluppo e la crescita in scala di riempitivi bio modificati o per espandere il loro portafoglio sostenibile.

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