Compostabile, commestibile, fatta di mela: l’etichetta che riduce l’impatto ambientale del packaging alimentare

Ci sono oggetti così piccoli da sembrare marginali. Un bollino sulla buccia di una mela, per esempio. Lo si stacca distrattamente, oppure finisce nel sacchetto dell’umido, o resta attaccato al frutto fino al momento del consumo. Eppure, dietro quel frammento di packaging si concentrano alcune delle grandi sfide della sostenibilità in campo agroalimentare: ridurre la plastica, evitare contaminazioni nei rifiuti organici, migliorare il compostaggio, garantire sicurezza alimentare, proteggere l’autenticità dei prodotti e raccontarne la tracciabilità.

Da questa esigenza nasce APPEAL - Agrifood Protected by Printable Edible Authenticating Label, il progetto coordinato dal Politecnico di Milano e finanziato dal Fondo Italiano per le Scienze Applicate (FISA) del Ministero dell’Università e della Ricerca. Guidato da Carlo Spartaco Casari, professore di Fisica della Materia al Dipartimento di Energia, APPEAL ha coinvolto sette enti scientifici e industriali, tra cui Consorzio Melinda, Università di Ferrara, Consorzio Innovazione Frutta ed Enigma, startup e spin-off del Politecnico di Milano cofondata e guidata da Alessandro Vidale e Sonia Peggiani. In laboratorio, il lavoro di ricerca ha visto in prima linea anche Andrea Macrelli, Margherita Orazi e Anna Facibeni, impegnati nello sviluppo dei materiali e delle formulazioni.

Il risultato è un’etichetta per prodotti ortofrutticoli che non è soltanto alternativa alla plastica, ma è commestibile, compostabile e tracciabile. Uno degli aspetti più innovativi è che l’etichetta può essere ottenuta anche da sottoprodotti della lavorazione delle mele: un materiale pensato per resistere alla filiera, aderire alla superficie del frutto, essere stampato con informazioni leggibili e, se ingerito accidentalmente, risultare sicuro. 

Abbiamo incontrato Carlo Spartaco Casari, Andrea Macrelli e Alessandro Vidale in laboratorio, là dove questa complessità prende forma concreta: tra materiali da formulare, superfici da testare, inchiostri da rendere compatibili con il cibo e prototipi da avvicinare alle esigenze dell’industria. La forza di APPEAL sta forse proprio qui: nel mostrare che anche un oggetto semplice della nostra esperienza quotidiana può diventare un laboratorio di innovazione. 

CC: Il punto di partenza è stato molto concreto: trovare un’alternativa alle etichette plastiche applicate ai prodotti ortofrutticoli, in conformità con la nuova normativa europea PPWR. È un tema che riguarda tutta la filiera, ma per un’azienda come Melinda era particolarmente urgente, perché il bollino sulle mele deve funzionare in condizioni tutt’altro che semplici: superfici umide, cerose, diverse da varietà a varietà, passaggi in acqua, freddo, movimentazione e tempi di conservazione. Le alternative compostabili esistevano già, ma non erano pensate per rispondere a tutte queste esigenze. APPEAL nasce quindi da una domanda industriale molto precisa: sviluppare un’etichetta sostenibile che non fosse solo compostabile, ma anche adatta all’uso reale sulla frutta.

AV: L’incontro con Melinda è avvenuto quasi per caso, durante una fiera nel 2022. Con Sonia stavamo presentando una soluzione tecnologica per etichette anticontraffazione: per l’inchiostro abbiamo utilizzato dei materiali speciali, le nanostrutture di carbonio, che possono fungere da marcatori per la creazione di codici univoci. Questa soluzione può avere numerose applicazioni soprattutto per documenti come i passaporti. Melinda era interessata a questa funzionalità anche per le proprie etichette; da quell’incontro è emersa anche la necessità industriale legata alla normativa europea di cui parlava Carlo.

CC: Questo progetto nasce in modo diverso da molte linee di ricerca accademica. Non da una scoperta fondamentale di cui cercare possibili applicazioni, ma da un problema industriale urgente, che abbiamo provato a trasformare in ricerca applicata. È stato quasi il percorso opposto rispetto ad altri progetti: qui una necessità aziendale ci ha dato un obiettivo molto preciso, e quell’obiettivo ha guidato scelte, esperimenti e priorità fin dall’inizio.

AM: L’esigenza normativa europea sul packaging ha posto un vincolo molto chiaro: ridurre l’uso di materiali plastici e rendere alcuni elementi del packaging, tra cui le etichette alimentari, compatibili con il compostaggio. Da lì siamo partiti. Ma con APPEAL abbiamo voluto fare un passo in più: non limitarci a sviluppare un bollino compostabile, ma progettare un’etichetta edibile, cioè composta da materiali compatibili con il cibo e con l’intera filiera alimentare. In questo modo il bollino non è più solo qualcosa da smaltire meglio, ma diventa parte di una nuova idea di packaging: più sostenibile, sicura e funzionale.

AM: Sfruttare la mela stessa per produrre l’etichetta era qualcosa che inizialmente non ci immaginavamo nemmeno. Il vincolo del progetto era quello di creare un’etichetta fatta solo di materiali di origine vegetale; questa richiesta è di per sé già sfidante perché alcuni materiali che si prestano bene a questo utilizzo derivano dai crostacei o dalla cera d’api. 

Con Margherita e Anna, che hanno una formazione chimica, abbiamo lavorato sulle formulazioni alimentari vegetali; da questa ricerca ci è venuta l’idea di utilizzare la sansa di mela, che è ciò che resta dopo l’estrazione dei succhi: un insieme di buccia, polpa, semi e piccioli. Non si tratta propriamente di “scarto”, perché conserva un potenziale valore, ma di un sottoprodotto che l’azienda deve comunque gestire. In laboratorio l’abbiamo essiccato, macinato, setacciato e trasformato in una polvere fine, poi miscelata con altri ingredienti alimentari — plasticizzanti, addensanti, emulsionanti — fino a ottenere un film continuo.

CC: La mela torna sulla mela, sotto forma di etichetta. La linea sviluppata con il sottoprodotto conserva infatti un aspetto visivamente naturale, con una leggera rugosità e una colorazione propria. Non imita la plastica: dichiara, anche a prima vista, di essere un altro materiale.

In parallelo abbiamo sviluppato una seconda linea, più trasparente e simile per consistenza a una plastica flessibile, ma ottenuta da prodotti alimentari di origine commerciale. Abbiamo voluto portare avanti entrambe le direzioni perché la prima linea ha un aspetto fortemente identitario, dato che è fatta anche di mela, mentre con la seconda abbiamo voluto creare un prodotto che aprisse la strada anche ad applicazioni diverse, in altri settori o con altri prodotti.

AM: In laboratorio, la semplicità apparente del bollino si è rivelata una sfida di formulazione. Il materiale doveva essere flessibile ma non fragile, continuo ma sottile, stampabile con inchiostri alimentari, resistente all’umidità, al freddo e ai diversi passaggi della filiera. Allo stesso tempo, non dovevamo introdurre componenti incompatibili con il consumo alimentare.

All’inizio avevamo materiali che si spezzavano appena li toccavamo, altri che sembravano funzionare ma poi si rovinavano con la colla, oppure non si comportavano come speravamo in camera climatica. Anche piccole variazioni di ingredienti, temperatura o volume cambiavano completamente il risultato. La colla, anch’essa edibile e compostabile, è stata un’ulteriore sfida: trovare il giusto equilibrio tra film, adesivo e stampa ha richiesto circa duecento formulazioni e molte prove successive.

Il banco di prova del materiale non è stato solo in laboratorio: APPEAL doveva superare prove reali. Sono state testate sette varietà di mele, su cicli di temperatura e umidità differenti.

AM: Poiché ogni componente era selezionato tra ingredienti di grado alimentare, partivamo da una buona base di sicurezza. Ma per un’applicazione di questo tipo non basta. L’Università di Ferrara e il Consorzio Innovazione Frutta, coinvolti nel progetto, hanno condotto test di biocompatibilità e sicurezza alimentare.

Le formulazioni definitive, inclusi coloranti e marcatori, hanno superato le verifiche di sicurezza per consumo e contatto alimentare. Restano in corso, al momento dell’intervista, i test di compostabilità: una procedura lunga, con tempi di alcuni mesi, che valuta la disgregazione del materiale e l’assenza di effetti ecotossici sul terreno e sulla crescita delle piante.

Il progetto ha coinvolto anche i consumatori. In due focus group sono state presentate diverse versioni dell’etichetta, con colori, forme e QR code differenti. Le reazioni sono state positive e hanno fatto emergere spunti e osservazioni preziosi perché riportano la ricerca a confrontarsi con il gesto quotidiano di chi acquista e consuma. 

AV: Il bollino può integrare diversi livelli di informazione e sicurezza. Il primo, più immediato, è il QR code: leggibile con uno smartphone, può rimandare al sito del produttore, al lotto, alla provenienza o ad altre informazioni sulla filiera. In prospettiva, può diventare uno strumento per raccontare il prodotto in modo trasparente, ma anche per attivare servizi digitali collegati.

Un secondo livello riguarda l’autenticità: alcune etichette incorporano un fluoroforo, cioè una molecola che, illuminata con luce UV, emette una risposta visibile che porta ad un cambio di colore. Un’azienda partner del progetto ha anche sviluppato un’applicazione in grado di confrontare l’immagine del bollino in luce normale e in luce UV, riconoscendo forma e variazione di colore tramite un algoritmo di intelligenza artificiale e confermando quindi l’autenticità del prodotto etichettato.

Infine, esiste un livello più specialistico, pensato per controlli interni aziendali, per cui abbiamo sfruttato la nostra esperienza di ricerca su marcatori e inchiostri di sicurezza. In questo caso la sfida è stata ancora più delicata: adattare un know-how nato per applicazioni anticontraffazione a un contesto alimentare, sostituendo materiali non edibili con molecole compatibili con i requisiti del progetto.

CC: APPEAL è un progetto di ricerca applicata, non ancora un prodotto commerciale. Il passo successivo riguarda lo scale-up: passare dalla produzione di fogli in laboratorio a quantità, ritmi e processi compatibili con l’industria. Fare cento millilitri di semilavorato è una cosa; farne litri, o chili di materiale, è un’altra: cambiano tempi, temperature, viscosità, modalità di miscelazione. 

Abbiamo già avviato prove con un’azienda specializzata in stampa alimentare e forniture per pasticceria, perché utilizza processi vicini a quelli sperimentati in laboratorio. Restano da definire molti aspetti: la produzione del film, l’applicazione dell’adesivo, l’integrazione con macchine etichettatrici, i costi, le partnership e il modello commerciale. 

AV: Un elemento incoraggiante è la disponibilità, da parte degli interlocutori industriali, a valutare anche modifiche alle macchine di etichettatura, se necessarie. Sul fronte della valorizzazione, la domanda di brevetto per l’etichetta è stata depositata da Enigma S.r.l., startup e spin-off del Politecnico di Milano. Il rapporto di ricerca ha dato esito positivo: un passaggio importante verso la protezione della tecnologia e il suo possibile trasferimento sul mercato.

CC: Anche preparare il sottoprodotto di mela in quantità richiede strumenti e procedure dedicate. All’inizio abbiamo fatto tutto a mano: dalla macinazione alla setacciatura. Ma anche i macchinari che poi abbiamo acquistato sono adatti alla produzione in laboratorio e andrebbero scalati sulle tecniche industriali.

AM: Abbiamo già fatto alcune prove con altri prodotti ortofrutticoli: kiwi, peperoni, arance, finocchi. Ma ogni filiera ha condizioni proprie. Una mela può essere movimentata in vasche d’acqua e poi etichettata da umida; un avocado può viaggiare refrigerato o congelato; un agrume ha una superficie e una gestione completamente diverse. Per questo, l’estensione ad altri prodotti richiederà test specifici.

C’è poi la possibilità di usare sottoprodotti di altre filiere vegetali che hanno residui ad alto valore potenziale, come gli agrumi, i pomodori, i carciofi e tanti altri. Ma non tutti i materiali si comportano allo stesso modo, e non ogni scarto può diventare un film. L’idea è comunque molto affascinante: immaginare etichette e packaging che nascono dal residuo dello stesso prodotto o della stessa filiera.

AV: Le fiere di settore hanno aperto ulteriori scenari; lì abbiamo avuto l’occasione di incontrare tante realtà diverse. Dalla bakery alla pasticceria, dal catering all’alta cucina, il materiale potrebbe essere usato per personalizzare prodotti alimentari, piatti, dolci, basi per pizza o bevande calde, sempre dopo test specifici su temperatura, umidità, congelamento e scioglimento. In alcune applicazioni come ad esempio l’alta cucina, l’adesivo potrebbe non essere nemmeno necessario: l’etichetta diventerebbe un elemento decorativo, informativo o identitario, direttamente a contatto con il cibo.

CC: Quest’esperienza mostra una possibile “terza via” per giovani ricercatrici e ricercatori: non solo carriera accademica o ingresso diretto in azienda, ma anche percorsi imprenditoriali nati dalla ricerca. Andrea, Margherita, Anna, Alessandro e Sonia hanno portato competenze diverse e complementari. Le persone fanno davvero la differenza. Servono finanziamenti, strumenti, macchinari, ma senza il team giusto non si arriva a questo tipo di risultati. APPEAL ha richiesto competenze scientifiche e tecniche, ma anche la capacità di ascoltare un’azienda, accettare vincoli di marketing, cambiare priorità, cercare compromessi e trasformare un prototipo in qualcosa che possa dialogare con il mercato.

AV: La startup è un cambio di prospettiva radicale: nel mondo della ricerca ti concentri sulle proprietà dei materiali e sulle domande scientifiche; in una startup devi arrivare ad un prodotto. E intorno a quel prodotto c’è tutto il resto: brevetti, contratti, gestione finanziaria e legale, consulenze, sicurezza, relazioni commerciali. È stimolante occuparsi di tante cose diverse, ma richiede anche una grande elasticità mentale.

AM: Anche per me APPEAL ha significato cambiare oggetto di studio; in precedenza, durante il mio dottorato mi sono occupato di materiali per batterie. La parte più affascinante del progetto è stata mettere le mani sui materiali e vedere, passo dopo passo, un sottoprodotto di mela trasformarsi in un bollino con funzionalità reali. All’inizio ci siamo trovati davanti ad una montagna di letteratura da studiare e ad un’enorme quantità di polveri, ingredienti e tante prove da fare. Ora ci troviamo tra le mani il risultato di tutte le nostre ricerche e vedere che supera i test e suscita grande interesse mi dà molta soddisfazione.

CC: Mi piacerebbe davvero vederlo sul mercato. Sarebbe un esempio concreto di un progetto che parte dalla ricerca di base, incontra un bisogno industriale e arriva a un’applicazione quotidiana, a qualcosa che si può vedere e toccare con mano. O, in questo caso, anche assaggiare.