Reinventare materiali con soluzioni bio-based

Grazie a nuove soluzioni nanotecnologiche bio-based emergono opportunità commerciali e prodotti all’avanguardia.

Obiettivo sostenibilità

Il 13 febbraio del 2012 con la comunicazione “Innovating for Sustainable Growth: A Bioeconomy for Europe” la Commissione europea ha promosso azioni per muoversi una verso una “società post-petrolifera” incoraggiando a mettere in campo un piano d’azione che mirasse a meglio integrare la produzione di biomassa e la sua trasformazione con le esigenze del settore manifatturiero di materie prime e semilavorati, ottenuti convenzionalmente attraverso processi petrolchimici. Il tentativo è appunto quello di armonizzare le risorse rinnovabili dell’ecosfera con quelle della tecnosfera in un’ottica di circolarità, proponendo una nuova formula di eco-sistema esteso alle attività antropiche volte alla produzione di beni materiali. Questo approccio che fonda le radici nel recente passato è completamente in linea con il processo di transizione ecologica (green transition) attualmente in atto per il raggiungimento degli obiettivi globali dell’agenda 2030.

Fra i settori manifatturieri, quello dell’automobile e delle costruzioni evidenziano un elevato potenziale per l’implementazione di soluzioni ecosostenibili connesse alla bio-economia in connessione sia allo sfruttamento di biorisorse che all’impiego più efficiente di sottoprodotti industriali per la realizzazione di nuovi prodotti ad alto valore aggiunto. Considerando fra i materiali più utilizzati i polimeri, possiamo affermare che attualmente non esistono sul mercato bio-poliuretani in grado di attuare questo programma di circolarità e la sfida è quella di produrre bio-materiali che offrano proprietà fisico-chimiche, termiche e meccaniche superiori ai materiali e semilavorati commerciali attualmente in uso.

Per il settore costruzioni gli sbocchi applicativi di questa azione di ricerca e sviluppo sono i materiali per l’isolamento degli edifici, la produzione di bio-schiume per componenti strutturali come gli impalcati di ponti e i pannelli multistrato isolanti e le tubazioni termicamente pre-isolate per il teleriscaldamento.

Per il settore dell’automobile sono molteplici i componenti per interni realizzati con schiume poliuretaniche, quali componenti cruscotto, copertura estetiche per sedili e del tettuccio. Secondo recenti stime il peso degli autoveicoli dovrà essere ridotto del 30% entro il 2030 e il Regolamento europeo EU 2019/631 prevede una riduzione delle emissioni di anidride carbonica del 15% nel periodo 2025-2029 e del 37,5% per il seguente periodo a partire dal 2030. Questi obiettivi coinvolgono l’alleggerimento di tutti i componenti e i materiali dell’autoveicolo non rinunciando alle prestazioni funzionali attualmente offerte.

I consumi energetici connessi agli edifici rappresentano il 40% del totale dell’energia consumata in Europa ed il 36% di emissioni totali di anidride carbonica evidenziando carichi ambientali notevoli. Il 35% degli edifici attuali ha più di cinquant’anni e sono stati realizzati con criteri costruttivi obsoleti, infatti il 75% dal parco edifici è considerato energeticamente inefficiente (ricadendo nelle classi di rating energetiche basse es: E, F, G). Questo evidenzia come il settore delle costruzioni offra ampi margini di efficientamento energetico per raggiungere gli obiettivi dell’agenda 2030 verso la carbon neutrality e i modelli costruttivi e di retrofitting ZEB (Zero Energy Buildings) e NZEB2 (Near-Zero Energy Buildings) per costruzioni ad “energia quasi zero”. Uno dei principali temi connessi alla NZEB è appunto quello dell’isolamento termico. L’efficientamento energetico degli edifici e la riduzione delle emissioni di anidride carbonica costituiscono un obiettivo per la riduzione dei gas serra (GHG) il cui raggiungimento necessita di tecnologie abilitanti per evitare l’ulteriore depauperamento delle risorse non rinnovabili. Infatti, attualmente i materiali impiegati per l’isolamento termico ed acustico derivano da fonte fossile (petrolio), la cui catena di trasformazione implica impatti ambientali non trascurabili.

L’azione di ricerca industriale promossa dal progetto ReInvent3 nell’ambito delle attività di sviluppo innovativo raccoglie la sfida della circolarità e della sostenibilità per la produzione di prodotti a base poliuretanica composita con proprietà termiche meccaniche e strutturali migliorative rispetto ai prodotti attualmente in commercio. Il progetto propone di sfruttare risorse ottenibili come sottoprodotti delle attività agricole e forestali per la sostituzione di fonti fossili nella realizzazione di composti e semilavorati in un’ottica di sostenibilità e circolarità grazie all’apporto offerto delle nanotecnologie che permettono di incrementare l’efficienza funzionale dei materiali. In particolare, il progetto sviluppa schiume poliuretaniche composite soffici e rigide per stampaggio e per applicazioni a spruzzo e schiume poliuretaniche soffici per il settore delle costruzioni e dell’automobile.

In questo articolo consideriamo i trend di crescita e le opportunità commerciali del comparto dei polimeri bio-based rispetto a quelli di derivazione petrolchimica e le soluzioni nanotecnologiche abilitanti per sviluppare materiali compositi competitivi, in particolare ci soffermiamo sul primo caso applicativo (edilizia e costruzioni) riproponendoci di affrontare gli impieghi nel settore automotive e i temi specifici della sostenibilità in una pubblicazione successiva.

 

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Source: Stampi
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