Sostenibilità e scienza: arrivano i materiali innovativi per la manifattura

Riutilizzare scarti industriali per realizzare una nuova generazione di materiali sostenibili, smart e a basso costo. É la sfida lanciata da Enea, l'Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile, che è riuscita a brevettare processi innovati per la produzione di tessuti tecnici e materiali riciclabili resistenti al tempo, alle alte temperature e al fuoco, partendo dagli scarti di produzione dell'industria dei compositi così da ridurre rifiuti, sprechi di materie prime ed energia. Progressi che interessano i settori automotive, dell'edilizia e dell'energia fino ad arrivare a nautica e aerospazio.

In particolare, la Divisione Tecnologie e Processi dei Materiali per la Sostenibilità di Enea ha lavorato su come le fibre di carbonio destinate allo smaltimento potessero essere reimmesse all'interno di un circolo produttivo virtuoso, rispettando i principi cardine di innovazione tecnologica, economia circolare, sostenibilità e sicurezza. Lo si è visto con il progetto Ecocarbonio che ha permesso di brevettare un processo industriale per produrre nastri, filati e tessuti tecnici partendo da questi scarti.

Nell'ambito del progetto Revalue, invece, sono stati messi a punto nuovi tessuti intelligenti e sostenibili utili per il design creativo ma anche compositi ad alto valore per l’automotive. Grazie a un particolare processo chimico-fisico i ricercatori sono stati in grado di ripristinare la superficie delle fibre di carbonio derivanti da processi termici di riciclo, conferendo loro non solo caratteristiche simili a quelle delle fibre di carbonio vergini ma rafforzandole. Si è arrivati così a produrre una innovativa classe di compositi polimerici destinati alla realizzazione di componenti automobilistici a basso costo e dal ridotto impatto ambientale. Questi eco-materiali consentirebbero, infatti, di realizzare vetture sempre più leggere, con una conseguente riduzione delle relative emissioni di CO2.

Ancora le fibre di carbonio riciclate, ma miste ad altre tipologie di fibre tradizionali – come nylon, Pet, fibre naturali -, sono al centro del progetto Tex-Style. In questo caso l'Agenzia ha sviluppato un impianto tessile prototipale per la produzione di filati conduttivi con cui realizzare tessuti di nuova generazione da integrarsi a prodotti innovativi, con ampi margini di applicazioni per il nostro Made in Italy in settori industriali trainanti quali trasporti, abbigliamento e arredamento.

Altri due brevetti Enea (progetti Firemat e Fenice) tutelano, invece, una tecnologia per l'impiego di laminati di metallo compositi (Fiber Metal Laminate – Fml) nel comparto dell’aeronautica, con l’obiettivo di espanderne l'applicazione ad altri settori tra cui edilizia, nautica, energia rinnovabile. Nello specifico si mira alla realizzazione di box per le batterie delle auto elettriche, che necessitano sempre di più di materiali sostenibili, leggeri, resistenti al fuoco e riciclabili.

Altri compositi leggeri, ignifughi e ancora sostenibili, perché ottenuti sfruttando rifiuti industriali, sono i cosiddetti “prepreg preceramici”, materiali rinforzati con fibra di basalto. Nell’ambito del progetto Eee-Cfcc, sono stati impiegati per costruire tubi di scarico, paracalore, pannelli e porte parafuoco, con possibilità di utilizzo nei settori trasporti, edilizia e aeronautica. Della stessa tipologia anche quelli realizzati in Rosemary, per lo sviluppo di pannelli resistenti al fuoco per il settore nautico. Anche in questo caso sostenibilità ed economia vanno a braccetto, grazie a costi di produzione paragonabili a quelli dei polimerici tradizionali.

E si parla di riciclo anche per i compositi realizzati nell’ambito del progetto C2CC per cofani auto. In questo caso sono state impiegate resine derivate da biomasse, andando a realizzare materiali strutturali sostenibili bio-based e, a loro volta, riciclabili.

Infine, con il progetto EU CEM-WAVE, si è arrivati a produrre sia compositi a matrice ceramica (Ceramic Matrix Composites – CMC) con elevata resistenza alle sollecitazioni termiche e inerzia chimica con applicazioni energetiche, ma anche nuovi processi produttivi basati sull’infiltrazione di vapori chimici assistita da microonde utili, ad esempio, per l'industria siderurgica. Giovanna Lodato