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Lignina, promettente biopolimero per la stampa 3D

Sostenibile, abbondante e con ottime prestazioni: la lignina potrebbe presto sostituire i materiali derivanti da fonti fossili nella stampa a tre dimensioni

Dopo la cellulosa, la lignina - complesso polimero organico costituente il legno - è la più abbondante risorsa biologica rinnovabile. Tuttavia, spesso considerata materiale di scarto in diversi processi industriali, solo recentemente si è indagato sulla possibilità di impiegare questa molecola nell’industria edile e non solo. L’innovativa stampa 3D potrebbe essere, infatti, uno dei settori emergenti a beneficiare dei vantaggi offerti dalla lignina.

Nel settembre del 2019, dei ricercatori dell’Università di Córdoba (Spagna) e del Research Institutes of Sweden AB (RISE PFI) hanno pubblicato i risultati del loro studio “Lignina: Un biopolimero dalla biomassa forestale per i biocompositi e la stampa 3D”.

Lo scopo del nostro lavoro - hanno spiegato i ricercatori - è stato quello di dimostrare l’idoneità di un biocomposito costituito da filamenti di lignina in una matrice di acido polilattico (PLA) per il settore della stampa 3D”.

Per questo proposito, diversi campioni - con differenti rapporti PLA/lignina - sono stati sottoposti ad analisi meccaniche, termiche, morfologiche e di proprietà antiossidanti previa estrazione della lignina con l’impiego di soda. “L’estrazione con soda - scrivono gli studiosi - presenta innumerevoli vantaggi dal punto di vista ambientale. A differenza della più comune estrazione con solfato, ad esempio, è necessaria una minor quantità di acqua e non si hanno emissioni chimiche gassose di composti organici”.

Le analisi termogravimetriche hanno dimostrato che la decomposizione termica della lignina avviene entro un ampio intervallo di temperature e che l’aggiunta dell’acido polilattico (PLA) è un requisito indispensabile per la realizzazione di biocompositi utilizzabili nella stampa 3D. Infatti, l’impiego di lignina pura presenterebbe dei limiti derivanti dall’alta temperatura di transizione termica e dall’elevata resistenza allo scorrimento. Le stampanti a tre dimensioni, attualmente, vedono nella fusione di materiali termoplastici derivanti dal petrolio, la principale risorsa di impiego ma come è stato dimostrato, un biocomposito PLA/lignina rappresenta una promettente alternativa sostenibile. Il biomateriale così concepito ha inoltre esibito buone proprietà di estrusione - ovvero la capacità di estrudere un materiale attraverso l'ugello della stampante 3D con la minima energia necessaria - e di scorrimento, senza la formazione di agglomerati visibili di lignina. In ultimo, ma non meno importante, è stata dimostrata un’elevata attività antiossidante del biocomposito che porterebbe ad una riduzione dei futuri costi di manutenzione.

Ogni anno, vengono prodotte globalmente circa 50 milioni di tonnellate di lignina come prodotto secondario delle bio-raffinerie di cui il 98% viene combusto per la produzione di energia. “Tuttavia - concludono i ricercatori - l’elevata abbondanza, i bassi costi, la biodegradabilità e le ottime proprietà dimostrate con il nostro studio, fanno dei biocompositi contenenti lignina una valida bio-risorsa utilizzabile nella stampa 3D”.

Autore

Simone Valeri

Simone Valeri

Laureato in Scienze Ambientali presso l’Università degli Studi di Roma La Sapienza, attualmente frequenta la laurea magistrale in Ecobiologia. Divulgare, informare e sensibilizzare per creare consapevolezza ecologica: fermamente convinto che sia il modo migliore per intraprendere la via della sostenibilità. Per questo, e soprattutto per passione, realizza un sito web (ecologicalrevolutionblog) ed inizia a collaborare con testate giornalistiche del settore.

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