La nuova tecnologia trasforma le materie prime forestali in cellulosa ad alto valore aggiunto
Gli additivi prestazionali sono materiali aggiunti alla plastica in piccole quantità per aumentarne le prestazioni e la durata. Questi additivi sono fondamentali per l’evoluzione dei prodotti destinati all’utente finale in diversi settori industriali. Tuttavia, oggi sono necessarie alternative più rispettose dell’ambiente. La cellulosa microfibrillata (MFC) è un nuovo additivo prestazionale a base di cellulosa di legno, una delle materie prime più abbondanti al mondo. L’interesse per la MFC sta crescendo nel settore industriale, ma i limiti della tecnologia e della produzione le impediscono di essere immessa sul mercato.
Materiale sostenibile emergente per tutti i tipi di applicazioni
Il progetto EXILVA, finanziato dall’UE, ha introdotto la prima MFC al mondo disponibile alla vendita. Questo nuovo tipo di additivo biologico proviene dall’abete rosso norvegese che si trova nelle foreste scandinave. «Grazie alla sua elevata efficienza, alla sua robustezza in ambienti difficili e alle sue caratteristiche multifunzionali, è adatto a un’ampia varietà di prodotti e industrie», commenta il coordinatore Jarle Wikeby. «I settori di applicazione possono essere infiniti!» Si tratta di una MFC insolubile composta da fibre lunghe e sottili che formano una rete tridimensionale. I singoli polimeri sono impilati insieme per formare piccoli elementi chiamati fibrille. Queste fibrille si impilano di nuovo insieme per formare la struttura della fibra di cellulosa presente in natura. Le fibre di cellulosa hanno la capacità di interagire sia fisicamente, attraverso la loro area ad alta superficie estrema, che chimicamente, attraverso il legame con l’idrogeno. La MFC ha una capacità di ritenzione idrica molto elevata e mantiene le sue caratteristiche di cristallinità anche dopo i processi di produzione. Dopo aver sviluppato la MFC, i partner del progetto hanno trasferito con successo la tecnologia di produzione da un impianto pilota a una fabbrica a Sarpsborg, in Norvegia. Così facendo, l’impianto è diventato il primo impianto industriale MFC in funzione. Ottimizzando i processi, l’impianto di punta ha una capacità annua di 10 000 tonnellate di pastalegno al 10 % e 50 000 tonn. di sospensione al 2 %, che corrispondono entrambe a 1 000 tonn. a secco.
Creare opportunità entusiasmanti per lo sviluppo dei prodotti
L’attenzione si è concentrata sui settori di applicazione, come le colle, i rivestimenti, la cura della persona o della casa, i prodotti chimici per l’agricoltura, i giacimenti petroliferi, l’edilizia, i compositi, l’automotive e l’imballaggio. Il team di EXILVA sta lavorando su prove di concetti per produrre in tali aree e ha depositato 11 domande di brevetto. Le funzionalità della MFC in queste aree sono spesso legate alla reologia (flusso, spruzzo, gocciolamento, abbassamento), alla stabilità, alla forza e alle proprietà barriera. Presenta un’efficienza molto buona e può aumentare le prestazioni dei prodotti migliorandone la sostenibilità. La MFC ha diversi vantaggi sostanziali. L’elevato limite elastico offre una migliore stabilità per i sistemi a solvente a base acquosa o polari a basso sforzo di taglio. L’estremo assottigliamento al taglio unito al recupero di viscosità molto rapido offre vantaggi quando si utilizzano entrambi i sistemi. La superficie elevatissima offre notevoli vantaggi di legame. Inoltre, è più ecologico rispetto alle tecnologie esistenti. L’impronta di CO2 durante la produzione di MFC è bassa rispetto ai prodotti concorrenti a base fossile. Il processo di preparazione della MFC si basa su un pretrattamento chimico meno estensivo, richiedendo circa il 50 % in meno di carbonio rispetto alle procedure attuali. Il consorzio riferisce di solide vendite in molti segmenti di mercato, ma la priorità è data alle colle e ai prodotti chimici per l’agricoltura. «Il prodotto sta suscitando molto interesse», conclude Wikeby. «Sono in corso fruttuose discussioni con i principali produttori di bioplastiche, e sono previste nuove serie di test con quattro produttori leader di polimeri plastici». EXILVA ha ricevuto finanziamenti dall’Impresa comune Bioindustrie, un partenariato pubblico-privato tra l’UE e l’industria.
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