Ricercatori della Chair of Wood Materials Science dell'ETH Zurich e di Empa hanno messo a punto un processo per trasformare la segatura in un composito riciclabile usando la struvite, un fosfato cristallino di ammonio e magnesio. Per facilitare l'unione con il legno hanno usato un enzima ottenuto dai semi di anguria che controlla la cristallizzazione a partire da una sospensione acquosa del precursore newberyite. L'enzima favorisce la crescita di cristalli di grandi dimensioni che riempiono le cavità tra le particelle e le legano; la miscela viene poi pressata per due giorni, estratta dallo stampo e asciugata a temperatura ambiente.
La struvite aumenta la resistenza al fuoco perché, riscaldandosi, si decompone rilasciando vapore acqueo e ammoniaca: questo assorbe calore e produce un effetto di raffreddamento. I gas rilasciati non sono combustibili, spostano l'aria ostacolando la propagazione delle fiamme e favoriscono una rapida carbonizzazione che forma uno strato protettivo di materiale inorganico e carbonio. Prove al calorimetro a cono presso il Politecnico di Torino hanno mostrato che l'abete non trattato si accende dopo circa 15 secondi, mentre il composito a base di segatura e struvite impiega più di tre volte tanto.
Stime iniziali indicano che il composito potrebbe raggiungere la stessa classe di protezione al fuoco dei pannelli a base di cemento, ma servono prove su scala maggiore. I pannelli cementizi contengono il 60–70% di cemento in peso ed sono pesanti; il pannello con struvite usa solo il 40% di legante ed è significativamente più leggero.
Il composito è anche facile da riciclare: può essere macinato, riscaldato a poco più di 100°C (212°F) per rilasciare l'ammoniaca e setacciare la segatura. Sciogliendo e ri-precipitandone il newberyite, il legante può essere riutilizzato con nuova segatura; la struvite può inoltre fungere da fertilizzante a lenta cessione. I prossimi passi sono l'ottimizzazione e la messa a scala della produzione: l'adozione su larga scala dipenderà dal costo del legante e dalla disponibilità di depositi, per esempio da impianti di depurazione. La ricerca è pubblicata su Chem Circularity e la fonte è ETH Zurich.
- Vantaggi: ignifugo, riciclabile, più leggero.
- Meccanismo: rilascio di vapore e ammoniaca.
- Prossimi passi: ottimizzazione e scaling.
Parole difficili
- struvite — fosfato cristallino contenente ammonio e magnesioLa struvite, La struvite aumenta
- newberyite — minerale fosfato usato come precursore nella reazioneprecursore newberyite
- cristallizzazione — formazione ordinata di cristalli da una soluzionecontrolla la cristallizzazione
- enzima — proteina che accelera una reazione chimicaL'enzima, l'enzima favorisce
- composito — materiale fatto di due o più componentiil composito, composito a base
- carbonizzazione — processo che trasforma materia in carboniorapida carbonizzazione
- legante — sostanza che unisce particelle in un materialeil legante, 40% di legante
- depurazione — processo per pulire acqua o rifiutiimpianti di depurazione
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Domande di discussione
- Quali vantaggi e svantaggi vedi nel sostituire i pannelli cementizi con questo composito a base di segatura e struvite? Motiva la tua risposta.
- Quali difficoltà pratiche potrebbero emergere nel portare questa produzione su scala industriale, considerando costo e disponibilità dei depositi?
- In che modo il fatto che la struvite possa funzionare come fertilizzante a lenta cessione influisce sul valore ambientale del riciclo del composito?
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