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Anche gli impianti elettrici diventano green, nel futuro dell’isolamento spunta la stampa 3D a base di cellulosa

Sono molte le industrie che hanno già sostituito le varie componenti isolanti con delle nuove soluzioni di origine non fossile

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Foto dal web
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La consapevolezza della finitezza delle risorse, della necessità di mitigare i cambiamenti climatici e della circolarità dei materiali è in aumento in tutto il mondo, molte industrie cercano nuove soluzioni per sostituire i materiali fossili e la cellulosa come materiale naturale, sostenibile e versatile è un potenziale sostituto di molti materiali sintetici. Il bollettino scientifico dell’Ue Cordis, ricorda che «Il bisogno crescente di processi di fabbricazione sostenibili ed efficienti nel settore dell’isolamento elettrico europeo ha portato alla ricerca di nuove soluzioni di origine non fossile per i componenti isolanti».

Una materia prima che viene comunemente utilizzata per questi componenti è la cellulosa, il più abbondante tra tutti i composti organici presenti in natura e un materiale forestale rinnovabile che viene utilizzato soprattutto per produrre carta, imballaggi e tessuti.

Cordis evidenzia che «I vantaggi legati all’utilizzo di cellulosa nella fabbricazione di componenti per l’isolamento derivano dall’elevata purezza, dalla resistenza e dalla lunga durata del materiale alla temperatura di esercizio. Tuttavia, la produzione a base di cellulosa comporta i suoi svantaggi: è caratterizzata da un largo impiego di manodopera, consuma molto tempo, risorse ed energia ed è composta da diversi passaggi. Inoltre, il processo di fabbricazione dei componenti per l’isolamento comprende la creazione di centinaia o persino migliaia di stampi per realizzare la molteplicità di componenti richiesti dal mercato».

La soluzione a questo problema viene dalla stampa 3D a base di cellulosa, che elimina completamente il bisogno di stampi e riduce sensibilmente il numero dei passaggi di produzione necessari. E’ a questo che sta lavorando il progetto  quadriennale ”Pilot line based on novel manufacturing technologies for cellulose-based electrical insulation components” (NOVUM), che termina tra un mese ed è stato finanziato dall’Unione europea, sta realizzando «una nuova linea pilota per la produzione rapida guidata dalla progettazione di componenti per l’isolamento elettrico a base di cellulosa». Secondo lo staff di NOVUM, «La linea pilota migliorerà sensibilmente l’efficienza, la produttività e la flessibilità. Inoltre, la sostituzione di operazioni manuali con la fabbricazione automatizzata ridurrà il tempo di lavoro del 40%, i rifiuti del 60%, il consumo energetico del 20% e il costo di produzione fino al 40%».

Inoltre, i ricercatori coinvolti nel progetto sottolineano che i materiali in cellulosa sviluppati «non contengono alcun additivo petrolifero e sono completamente biocompatibili».

Su 3Dprint.com, i ricercatori spiegano ancora che «I materiali termoplastici contengono derivati e polveri di cellulosa e plastificanti biocompatibili. Sebbene il contenuto di cellulosa di tali materiali sia superiore fino al 60 % rispetto alle referenze commerciali, le loro proprietà di resistenza del materiale sono equiparabili o persino migliori». Inoltre, «cambiando i componenti nelle formulazioni o i rispettivi rapporti dei diversi componenti, i materiali possono essere personalizzati per soddisfare le esigenze di specifiche applicazioni».

Un altro approccio interessante innovato nel progetto è la stampa di schiume in fibra di legno in forme 3D: «Con la formazione di schiuma è possibile generare strutture fibrose spesse e voluminose, che non collassano all’essiccamento, grazie alla porosità generata dall’aria. La produzione di strutture 2D è una tecnologia consolidata, ma la generazione di strutture in 3D richiedeva qualche innovazione poiché si desiderava la lavorazione senza stampi. Le domande di ricerca più importanti erano relative alla miscelazione – come generare una miscela di fibra-schiuma omogenea per la stampa, alla chimica della schiuma – come stabilire un legame adeguato tra gli strati e all’essiccazione – come ridurre al minimo il tempo di asciugatura e l’energia delle schiume spesse? Le prove con un ugello di tipo estrusore hanno avuto successo e il passo successivo sarà lo studio di come una stampante commerciale può essere adattata per la stampa di schiume fibrose».

Oltre all’isolamento elettrico, il progetto NOVUM vuole anche dimostrare che è possibile utilizzare «il processo di produzione additiva per i materiali a base di cellulosa nei settori marittimo e automobilistico. Nell’ambito del settore marittimo, il caso d’uso sarebbe qualcosa di completamente nuovo: la stampa su richiesta di elementi decorativi esterni per le navi da crociera. Nel settore automobilistico la motivazione centrale risiede nel fattore di sostenibilità, a cui contribuirà in misura significativa la sostituzione di materiali di origine fossile con quelli biocompatibili».

A cura di GreenReport.it

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