Scarti di produzione a base di carbonio: rifiuto o risorsa?
A cura di Michela Alfè, CNR – STEMS Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili, Napoli
Pubblicato sulla rivista CPMC n.2 (2021)
Fino a che punto è possibile spingersi con il riciclo, il riuso e la valorizzazione degli scarti di produzione a base di carbonio? E’questa la domanda che il paradigma dell’economia circolare si pone e che necessita di una risposta rapida ed efficace. Le strategie di recupero e riuso che favoriscono gli approcci eco-compatibili e flessibili e che trovano la loro radice nella progettazione ad-hoc dei manufatti, stanno diventando sempre più centrali nella implementazione delle logiche di sostenibilità dei prodotti. L’Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili (STEMS), istituto del CNR appartenente al DIITET (Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti), conduce da anni una consolidata ricerca, riconosciuta a livello internazionale, incentrata sulla produzione di nanomateriali per specifiche applicazioni, mirata allo
sviluppo di protocolli eco-compatibili e a basso costo che utilizzano prevalentemente un approccio di wet-chemistry combinato
alla conversione termochimica, partendo da prodotti di scarto ad alto contenuto di carbonio come ad esempio rifiuti della lavorazione del legno e gli scarti agricoli e di produzione.
I materiali messi a punto da STEMS nel Laboratorio di Sintesi Materiali Avanzati (La.S.M.A) hanno una grande versatilità di
utilizzo ed un vasto campo di applicazione. La progettazione dei materiali si inserisce in una visione di sostenibilità essendo essa incardinata sul recupero e sulla valorizzazione di scarti di produzione, sia per quanto riguarda il concepimento e messa a punto dei materiali sia per il loro utilizzo per la specifica applicazione. Particolare attenzione è inoltre dedicata alla ottimizzazione dei materiali dal punto di vista del rapporto costo/prestazioni. L’utilizzo di matrici carboniose (sia come precursori di materiali grafenici sia come matrici sacrificali per la produzione di ossidi nanostrutturati) ha come vantaggio una grande versatilità di processo, data la possibilità di molteplici modifiche superficiali e strutturali (funzionalizzazione, destrutturazione) in condizioni blande tipiche della matrice carboniosa. Una vasta gamma di materiali a base di carbonio e grafenici, di materiali metallorganici altamente porosi e di ossidi metallici nanostrutturati sono stati progettati, prodotti e caratterizzati, con una particolare cura per le intime connessioni tra nanostruttura e proprietà macroscopiche. Una parte delle attività è inoltre dedicata alla produzione di materiali per la depurazione delle acque reflue e il recupero dei metalli pesanti, comprese le terre rare.
Alcuni materiali grafenici sono risultati particolarmente adatti alla stampa su substrati di carta mediante stampa a getto di inchiostro e sono depositabili come rivestimento ultrasottile su vari materiali (metalli, plastiche, scaffolds anche porosi) mediante tecniche innovative di deposizione laser (Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation, MAPLE).
Alcuni materiali nanostrutturati (inclusi quelli di natura ibrida organica/inorganica) sono inoltre particolarmente adatti all’assorbimento di specifici gas (CO2, VOC, Volatile Organic Compounds) e per la formulazione ad-hoc di compositi (combinati con poliuretani e polimeri funzionali), rivestimenti o materiali multifunzionali (per la riduzione di odori e VOC,
rilevamento di VOC in basse percentuali). L’utilizzo di questi materiali è particolarmente utile in prodotti mirati (rivestimenti per
interni, sedute, moquette…) per migliorarne le prestazioni in termini di usura, autopulizia,proprietà antimicrobiche, stabilità alla luce, comfort ed estetica, NVH (Noise Vibration Harshness) e impatto olfattivo.
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