Da scarti di potatura di ciliegio a risorsa per biocompositi sostenibili

La crescente necessità di materiali più sostenibili e rispettosi dell’ambiente sta portando a nuove soluzioni nell’utilizzo dei rifiuti agricoli. Tra queste, una ricerca recente ha studiato la possibilità di utilizzare i rami della potatura di ciliegio dolce come alternativa ecocompatibile ai filler (riempimento) tradizionali per materiali compositi leggeri. Ogni anno, grandi quantità di questi “rifiuti” vengono eliminate tramite combustione, contribuendo alle emissioni di anidride carbonica e alla perdita di energia potenziale. Tuttavia, questi residui possono essere valorizzati, trasformandoli in una risorsa per la produzione di biocompositi.

Lo studio ha previsto la raccolta di rami da alberi situati nelle regioni montuose della Turchia, a circa 1600 metri di altitudine. Dopo un'essiccazione ed una macinazione accurata, i rami sono stati ridotti in particelle di legno e corteccia con dimensioni inferiori a 100 micrometri. Questi materiali sono stati successivamente mescolati ad una matrice di resina epossidica in tre diverse proporzioni: 5%, 10% e 15% in peso.

Le analisi chimiche hanno evidenziato differenze significative tra legno e corteccia. Il legno contiene una percentuale più alta di cellulosa (70,65%) rispetto alla corteccia (63,85%), mentre quest’ultima è più ricca di lignina. Entrambi i filler si sono dimostrati termicamente stabili fino a circa 200°C, rendendoli adatti ai processi di polimerizzazione.

Gli studi morfologici al microscopio elettronico (SEM) hanno rivelato superfici irregolari con microfessure, un aspetto che potrebbe influenzare negativamente l’adesione con la matrice, specialmente con percentuali di filler più elevate

I test meccanici hanno fornito interessanti risultati: la composizione con il 5% di particelle in legno ha ottenuto le migliori prestazioni, con una resistenza alla trazione di 45 MPa, un modulo di trazione di 1883 MPa, una resistenza alla flessione di 74 MPa e un modulo di flessione di 2559 MPa.

Al contrario, aumentando la concentrazione di filler al 10% e al 15%, è stata osservata una diminuzione delle proprietà meccaniche. Questo effetto viene attribuito alla formazione di agglomerati e ad una dispersione non uniforme delle particelle, che ostacolano la trasmissione delle tensioni.

Nonostante la corteccia abbia proprietà intrinseche che la rendono inferiore al legno, essa si è dimostrata valida come rinforzo, soprattutto in percentuali minori. I compositi con corteccia al 5% hanno migliorato il modulo elastico rispetto all’epossidica pura, anche se con valori di resistenza inferiori. Le differenze tra legno e corteccia si riflettono non solo nelle proprietà meccaniche ma anche nella composizione chimica: la corteccia contiene più minerali e lignina, ma meno cellulosa, fattori che influenzano la compatibilità con la matrice polimerica.

Questo studio apre la strada per l’impiego degli scarti di potatura come materia prima per nuovi biocompositi. I risultati ottenuti sottolineano il potenziale del legno come filler per applicazioni non strutturali, ad esempio nell’automotive e nella nautica, per la produzione di pannelli interni. Tuttavia, ulteriori ricerche sono necessarie per ottimizzare la lavorazione dei filler, migliorare l’adesione alla matrice e sviluppare processi industriali più efficienti.

In conclusione, l’utilizzo di materiali lignocellulosici derivanti da rifiuti agricoli come i residui di potatura offre vantaggi ambientali significativi, tra cui il riutilizzo di materiali che sarebbero altrimenti considerati rifiuti. Se implementata su larga scala, questa soluzione potrebbe contribuire ad un'economia più circolare.

Fonte: Öncül, M., Atagür, M., Atan, E., & Sever, K. A preliminary evaluation of bing cherry tree (Prunus avium L.) pruning waste as an alternative lignocellulosic filler for lightweight composite material applications. Polymer Composites. https://doi.org/10.1002/pc.29197.
Immagini: SL Fruit Service

Andrea Giovannini
Università di Bologna (IT)

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