Presente nella maggior parte di ciò che ci circonda, la plastica è il materiale non biodegradabile e sintetico più utilizzato nella nostra società, con un altissimo costo energetico ed ambientale. Eppure le alternative naturali e rinnovabili esistono e sono sempre più studiate dalla ricerca e dall’industria.
Lo studio e la scelta dei materiali in cui si investe caratterizza fortemente il sistema economico, sociale e culturale di una società. La nostra è una società basata sull’uso della plastica, quindi sull’uso di sottoprodotti del petrolio. Il prezzo del petrolio e la proprietà dei giacimenti, concentrata in pochissime mani, influenzano l’assetto della distribuzione della ricchezza economica e ambientale della nostra società, ne determinano i processi di produzione e l’impatto ecologico.
Da qualche tempo, tuttavia, la ricerca e l’industria stanno rivolgendo l’attenzione verso materiali rinnovabili e naturali. L’obiettivo è, se non sostituire, almeno ridurre la quota di materiale plastico negli oggetti minimizzando i costi energetici e ambientali della produzione, tuttora di massa.
È da poco stato pubblicato uno studio dell’università del Maryland, di College Park (Usa) in cui si dimostra che il legno dopo cottura e compressione arriva ad avere performance meccaniche migliori di quelle dell’acciaio, paragonabili al titanio o al più costoso carbonio. Proprio il legno, esempio massimo in natura di materiale composito, sta diventando l’oggetto di molte ricerche. Per saperne di più sulle caratteristiche, gli usi e le potenzialità di questo materiale abbiamo intervistato Mauro Jannone, maker del Fab Lab Romamakers di Roma.
Quali sono le caratteristiche che rendono il legno sempre più un materiale interessante per l’industria e conseguentemente per la ricerca?
Il legno è il materiale composito più importante creato dalla natura. Composto da fibre di cellulosa e dalla lignina come legante, il legno è stato progettato per sopportare carichi meccanici con performance invidiabili in relazione alla leggerezza.
I materiali compositi, come la fibra di vetro o carbonio, sono, al pari del legno, formati da fibre e legante (o matrice) per sommare le caratteristiche meccaniche di entrambi i materiali. Si unisce in questo modo la capacità di resistere alla trazione delle fibre con la resistenza alla compressione delle resine leganti. Se i materiali compositi sono i più performanti meccanicamente, risultano essere anche i più costosi per il tipo di produzione e il lavoro manuale che richiedono.
Il legno ha il beneficio di essere rinnovabile ma bisogna capire come e con che costi lavorarlo. Molta attenzione sta riscuotendo l’estrazione delle fibre di nanocellulosa che permette di utilizzare anche gli scarti di lavorazione del legno e quindi evitare la competizione per l’uso del suolo come avviene per i biocombustibili con l’agricoltura.
Rispetto all’impiego del legno proveniente dalla filiera classica, che spesso implica un sistema di produzione e distribuzione globale con gravi effetti per le nostre risorse forestali, l’utilizzo della cellulosa, presente in tutti i vegetali, offre possibilità diversificate dal punto di vista delle fonti di approvvigionamento.
Se i principali sistemi di estrazione della cellulosa oggi avvengono tramite processi chimici e meccanici abbastanza costosi, ci sono studi che ottengono risultati interessanti attraverso la fermentazione batterica, in grado di eseguire il lavoro di scissione cellulosa/lignina con costi decisamente inferiori. Inoltre il legno ed i suoi scarti sono diffusi in tutto il pianeta, quindi a disposizione di ogni comunità. Ciò permetterebbe una migliore distribuzione della ricchezza.
La crescente sensibilità ambientale come si allea all’uso delle risorse naturali?
Sempre più la ricerca di azioni migliorative e creative ci fa guardare alle soluzioni che la natura ha già trovato. Il biomimetismo è proprio questo: apportare alla progettazione soluzioni che la natura ha trovato per risolvere problemi simili. Il biomimetismo studia i pattern molecolari, le reticolazioni polimeriche e le architetture dei materiali “copiandoli” dalla natura. I software di progettazione 3D oggi impiegano algoritmi per ottimizzare le forme in funzione dei carichi di lavoro attesi e i risultati che si ottengono sono geometrie organiche, come fossero state generate in Natura…
Alcune industrie stanno recependo la crescente sensibilità ai materiali rinnovabili e investono in ricerca. Sono molteplici i casi di integrazione di polimeri naturali nell’impiego di plastiche di provenienza fossile. Ciò consente, a parità di produzione, un minore utilizzo di plastica. La Nanocellulosa cristallina viene ad esempio unita alla plastica per aumentarne le caratteristiche meccaniche.
La conversione ad una produzione sempre meno di massa e consumistica dovrebbe, però, essere l’obiettivo più ambizioso. La tecnologia può e sta dando il suo contributo ed è proprio l’utilizzo dei nuovi materiali che consente nuove prospettive e possibilità di trasformazioni sociali.
Consiglierei ai ragazzi di investire, per la propria formazione, nel campo dell’ingegneria dei materiali; è un settore strategico e in espansione e capace di incidere sull’impatto ambientale globale.
“L’ingegno umano mai troverà invenzione più bella, né più facile né più breve della natura, perché nelle sue invenzioni nulla manca e nulla è superfluo “(Leonardo da Vinci).
Per saperne di più:
Nanotecnologie chimiche e fisiche per nanocellulosa
