Un nuovo concetto di materiale composito potrebbe salvare l’ambiente?
Difficoltà

Come abbiamo già spiegato in un precedente articolo, possiamo davvero affermare che i veri supereroi sono coloro che in un modo o nell’altro si occupano del pianeta. 

In che senso? Ora ve lo spiego! 

Oggi, infatti, voglio affrontare con voi l’argomento dei bio-compositi e vedrete che l’Ecofriday è il giorno giusto per farlo. 

Quando si parla di materiali compositi pensiamo subito a supercar in fibra di carbonio, barche a vela iper tecnologiche (tipo Luna Rossa!) ecc…

Ma ci sono applicazioni meno eccezionali, molto più vicine alla nostra vita quotidiana: sto parlando proprio di loro, i biocompositi!

Ora, potrei andare avanti per ore con questo argomento utilizzando formule e parole difficili, ma poi vi annoierei e scappereste a gambe levate!

Vorrei però almeno provare a stimolare la vostra curiosità nei confronti di queste strane creature.

Sappiamo che i materiali compositi sono la somma di una matrice e di un rinforzo accoppiati in modo da esaltare le caratteristiche meccaniche di entrambi (se vi serve un ripasso su cosa siano matrice e rinforzo, c’è sempre il mio articolo di cui vi ho lasciato il link qui sopra). 

Nel caso dei biocompositi le fibre di carbonio o vetro e la resina epossidica in genere utilizzati nei materiali compositi, sono sostituite con fibre naturali, mentre la matrice è formata da resine naturali. I vantaggi di tale composizione riguardano la facile riciclabilità e la salvaguardia dell’ambiente, essendo generalmente biodegradabili. Ecco perchè ve ne parlo in un EcoFriday!

Questi materiali stanno acquisendo sempre maggiore interesse in moltissimi campi: bio-medicale, automotive, sport, arredamento, nautica da diporto e costruzioni.

Si potrebbe persino dire che i biocompositi sono la naturale evoluzione (gioco di parole…) di quelli attualmente in uso nell’industria, perché al posto di utilizzare materie prime di origine sintetica e derivata dal petrolio si sfruttano totalmente, o in parte, elementi di origine naturale.

Inoltre, la produzione di questi materiali avviene in coltivazioni rinnovabili o si possono ricavare da scarti di altre produzioni, come quelle del settore tessile o alimentare, favorendo quindi una economia di tipo circolare.

Non si può parlare di materiale composito senza parlare di fibre, ovvero il rinforzo; in questo caso le fibre lo sono per davvero e non solo di nome! 

Le principali tipologie oggetto di studi possono essere estratte dallo stelo delle piante (juta, lino, canapa, ibisco e ginestra), dai semi (cotone, kapok), dallo scarto dei frutti (noci di cocco) o dalle foglie (ananas, abaca, palma). 

Diversamente dalle fibre “tradizionali” (sì, sembra strano definire la fibra di carbonio una fibra tradizionale, ma qui dobbiamo fare così, pardon!), in questo caso le caratteristiche delle fibre possono essere influenzate da condizioni esterne come condizioni climatiche, età della pianta o zone di crescita. Ad ogni modo, le proprietà di alcune fibre naturali possono essere paragonate a quelle delle fibre di vetro e potenzialmente utilizzabili per applicazioni in cui si subiscono poche sollecitazioni.

Ma non si può parlare di materiali compositi se non si parla di matrici, ciò che ha il compito di inglobare le fibre e garantire la dispersione e coesione.

Quindi, se da un lato si stanno studiando le fibre prodotte in modo naturale, dall’altro anche resine di tipo “bio” sono oggetto di interesse se utilizzate come matrici, con l’obiettivo principale di essere biodegradabili o compostabili. 

Le principali famiglie di bio-polimeri utilizzate per le matrici sono: polimeri naturali, come amido o cellulosa, polimeri sintetici ottenute a partire da monomeri naturali come l’acido polilattico oppure polimeri da fermentazione microbica.

Tra questi, il PLA (acido polilattico) è il più utile allo scopo poiché ottenuto da prodotti agricoli ed è facilmente biodegradabile.

Come vi avevo detto prima, vedete che i bio-polimeri possono derivare da scarti dell’industria alimentare come lavorazione di piante, gusci della frutta secca o crostacei ecc…

Ammetto che l’idea di utilizzare scarti di natura animale possa essere discutibile, ma in questa sede mi limito solo ad evidenziare la possibilità di recuperare gli scarti alimentari per realizzare materiali compositi.

In generale, possiamo provare a catalogare i bio compositi come Natural Fiber Composites (NFC) formati da fibre naturali o Wood-Plastic composites (WPC) cioè realizzati con fibre di legno. 

Così ne ho approfittato per dare un tocco più scientifico a questo articolo!

Una delle possibili applicazioni dei bio-compositi [Yasuhiro Chatani, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons]

Ora, per collocare questi “biomateriali compositi” in un campo un po’ più industriale, posso dirvi che i processi tecnologici e produttivi con cui possono essere lavorati sono molto simili a quelli dei compositi “tradizionali”, quali vetroresina o fibra di carbonio, tra cui laminazione, estrusione o stampaggio a compressione.

Inoltre, si possono utilizzare polimeri biodegradabili per la produzioni di schiume da utilizzare nei pannelli sandwich. 

No, non partite subito con l’immaginazione! Non sono pannelli che si mangiano, ma strutture studiate per aumentare la robustezza risparmiando sul peso (potrei scrivere un sacco di cose su questo argomento, ma poi questo articolo non finirebbe più. 

Spero di avervi dato una carrellata di spunti di riflessione e curiosità sull’argomento: se avete domande o curiosità, commentate!

Vi lascio comunque qualche link per approfondire l’argomento.

p.s. il mio preferito è… quello delle barche a vela!


Gianluigi De Simone 

Ingegnere meccanico ma un pò gestionale, laureato al politecnico di Bari, attualmente vive e lavora a Torino. 

Appassionato di scienza e tecnologia, lover of Ireland, divoratore di libri e serie TV. 

“Ho smesso di discutere con la gente ‘informata’, quindi scrivo!”

Fonti e approfondimenti

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