Come il design modulare supporta il passaggio ai compositi a base biologica
Le bioplastiche sono emerse come forti contendenti per sostituire i materiali a base di petrolio in un’ampia gamma di settori. Ma la sostituzione dell’uno con l’altro non è semplice: le loro proprietà fisiche e termochimiche differiscono e una sostituzione diretta può risultare inadeguata nell’uso reale. Per questo motivo il progetto BIO-UPTAKE(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, persegue una strada diversa, basata sulla modularità e sulla combinazione strategica di componenti a base biologica. I 14 partner(si apre in una nuova finestra) del progetto intendevano incrementare del 39 % la diffusione dei compositi a base biologica. Dopo tre anni di ricerca e test industriali, il progetto ha fornito processi di produzione adattabili e prodotti dimostrativi per applicazioni edili, mediche e di imballaggio. La coordinatrice del progetto Leyre Hernández spiega l’idea centrale: «BIO-UPTAKE introduce un concetto modulare in cui i compositi a base biologica vengono trasformati in formati intermedi - fogli organici, nastri e pellet - che possono essere combinati in vari modi. Questo approccio consente la prefabbricazione di componenti leggeri e ad alte prestazioni, con una riduzione degli scarti di materiale e cicli di produzione più brevi». Applicando questa modularità, i produttori possono anche adattare le proprietà a esigenze specifiche, mantenendo la flessibilità del progetto.
Percorsi produttivi flessibili
La combinazione di diversi formati intermedi di BIO-UPTAKE ha migliorato le proprietà meccaniche, la durata e la lavorabilità. «L’unione di due materiali può amplificare i rispettivi punti di forza. Ad esempio, i fogli organici aggiungono rigidità, i nastri rinforzano le aree critiche e i pellet supportano forme complesse e pezzi di grandi dimensioni», spiega. Questi formati sono alla base di tre metodi di produzione sviluppati dal progetto. Il primo è il processo dei compositi termoindurenti, che utilizza resine reversibili e l’insaccamento sottovuoto - eliminando l’aria per un migliore consolidamento - per produrre pannelli resistenti e leggeri. «Questi pannelli sono realizzati con preimpregnati con fibre di lino, che migliorano la sostenibilità e offrono eccellenti proprietà meccaniche», spiega l’esperta. Il secondo è un processo termoplastico altamente personalizzato che utilizza nastri e pellet auto-rinforzati. Consente di produrre forme e proprietà personalizzate per piccoli lotti, ideali per le applicazioni mediche. Infine, il processo irripetibile per grandi volumi di termoplastica combina preformatura e stampaggio a iniezione in un’unica operazione. In questo modo si accelera la produzione di pezzi di grandi dimensioni, come i coperchi dei contenitori, riducendo al contempo il consumo di energia e il peso dei prodotti. Inoltre, incorpora adesivi reversibili per migliorare la riciclabilità e il potenziale di disassemblaggio. «Tutti e tre i processi integrano il monitoraggio in tempo reale e la simulazione digitale per garantire qualità ed efficienza», sottolinea la coordinatrice del progetto.
Prodotti pilota con potenziale reale
Per convalidare i metodi di produzione, BIO-UPTAKE ha prodotto tre diversi prodotti pilota. Nel settore delle costruzioni, ha sviluppato pannelli per soffitti da bagno leggeri e rigidi che semplificano l’installazione e il riciclo a fine vita. Nel settore medico, ha migliorato l’ergonomia, il comfort e la sostenibilità dei plantari realizzati con il processo termoplastico personalizzato. Nel settore degli imballaggi, ha prodotto coperchi per contenitori leggeri e riciclabili che riducono la dipendenza dalla plastica di origine fossile. «I dimostratori hanno dimostrato che i compositi a base biologica possono soddisfare i requisiti tecnici e ambientali in diversi settori», afferma la ricercatrice. Fin dall’inizio del progetto, la sostenibilità è stata integrata attraverso la valutazione del ciclo di vita e i principi dell’ecodesign. I materiali sono stati scelti da fonti rinnovabili o riciclate con metodi di produzione a basse emissioni di carbonio. Tutti i formati intermedi hanno raggiunto un contenuto a base biologica superiore al 75 % e la conferma di una riduzione dei gas serra fino al 33 % è in corso. «BIO-UPTAKE ha realizzato tre progetti pilota industriali, ha formato gli operatori sui nuovi processi, ha svolto attività di comunicazione e seminari di standardizzazione, creando un percorso chiaro per l’adozione e la scalabilità dei compositi a base biologica», conclude l’autrice.
