La ricerca di materiali innovativi, che possano permettere di realizzare strutture o edifici non solo confortevoli e funzionali, ma anche ecologici e ad alta efficienza energetica, sta attraversando una fase di elevata attività in diversi centri ed enti. I risultati importanti e con interessanti sviluppi non mancano, soprattutto dal punto di vista dei materiali innovativi realizzati.

Tra questi troviamo ad esempio il cemento sostenibile, utilizzato sia in Italia che all’estero in varie edificazioni, oppure ancora i cosiddetti biomattoni, che evidenziano diversi vantaggi a livello di eco-sostenibilità ambientale e di efficienza energetica. La corsa quindi alla realizzazione di materiali di nuova generazione innovativi ed efficienti non si ferma e presenta sempre novità di assoluto rilievo. Una delle ultime deriva dal legno ed in particolare dai suoi scarti. Andiamo a scoprire di cosa si tratta.

Dal carbonio e kevlar alla cellulosa

L’ultima frontiera dell’innovazione è rappresentata dai nano cristalli di cellulosa derivati dai comunissimi scarti del legno e cioè trucioli e segatura, su cui stanno puntando le ricerche (anche con investimenti milionari) del Forest Product Laboratory americano. Le considerevoli peculiarità di questi nano materiali derivati dal legno sono l’elevata economicità, la notevole leggerezza e la straordinaria resistenza rispetto ad altre sostanze importanti ed utilizzate attualmente, come la fibra di carbonio ed il kevlar.

Quest’ultimo è una fibra sintetica, che si caratterizza per la sua considerevole resistenza meccanica alla trazione (in pratica resiste cinque volte più dell’acciaio, a parità di peso), alla fiamma ed al calore. Peculiarità che ne fanno un materiale utilizzatissimo nella creazione di giubbini antiproiettile, di componenti per mezzi aerei e di attrezzature destinate agli sport estremi.

Anche la fibra di carbonio è molto utilizzata per la realizzazione di molteplici prodotti. Essa si presenta come materiale a struttura filiforme e quindi è definito composito. Gli elementi che lo rendono importante sono, anche in questo caso, la considerevole resistenza meccanica, alle variazioni di temperatura e agli agenti di origine chimica ed un consistente ed utile isolamento termico. Principali difetti invece sono un’eccessiva variabilità delle sue proprietà meccaniche in base agli usi e gli elevati costi di produzione.

I nano cristalli di cellulosa ed il legno

Ciò che contraddistingue tali cristalli, rispetto ai materiali di cui abbiamo parlato finora, a parte il ridotto costo economico, è la derivazione dal legno, un elemento che si può rinnovare facilmente e che impiega minime quantità di combustibili fossili nella sua produzione. Esso, inoltre, è costituito da diverse sostanze, tra cui soprattutto cellulosa e lignina. La prima è un polimero biologico, molto abbondante sul pianeta.

La lignina, invece, è una macromolecola che dona al legno i caratteri della rigidità e della resistenza e, essendo anch’essa una sostanza molto diffusa, tende ad essere al centro di svariate ricerche per riuscire ad attribuirle ulteriori importanti caratteristiche utili. E proprio queste due sostanze, cellulosa e lignina, subiscono dei trattamenti, effettuati attraverso diversi passaggi, al fine di riuscire ad ottenere un’elevata rigidità e resistenza alla trazione, simile alla fibra di carbonio, ma con costi di produzione dieci volte inferiori a questa.

Difatti, quest’ultimo fattore, cioè i bassi costi produttivi, tende a favorire la ricerca da parte di numerose industrie ed enti riguardo tale genere di materiali ad alta resistenza, con l’intento di riuscire ad ottenere delle applicazioni pratiche e possibilmente immediate. A parte il settore dell’edilizia, anche quello militare, dell’architettura e l’ambito medico ed ingegneristico sono fortemente interessati a tale materiale innovativo.

Un’utile applicazione di questo prodotto, ad esempio, appare già essere la realizzazione di vetro rinforzato, che presenta anche un alto livello di trasparenza. Comunque, l’attuale costo produttivo di tale materiale si attesta intorno ai 10 dollari al chilogrammo, una cifra destinata a diminuire con l’incremento della domanda sul mercato.

Gli svantaggi attuali di questo materiale

Il maggior difetto, al momento, riguardo tali cristalli di cellulosa è rappresentato dal non essere ancora utilizzabili in ambienti esterni o particolarmente umidi e quindi il loro rapporto con l’acqua. Per correggere questo svantaggio, le ricerche stanno puntando sull’uso di particolari rivestimenti o vernici, in grado di incrementarne le caratteristiche idrorepellenti.

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