Nanofibre di cellulosa e materiali sostenibili

Le nanofibre di cellulosa (CNF) costituiscono nuovi materiali ecosostenibili che potrebbero sostituire la plastica per prodotti industriali estremamente innovativi. L’uomo ha da sempre ricercato materiali che, per le loro caratteristiche, potessero adattarsi alle proprie esigenze a partire dall’età del bronzo. Dal 1907 che costituisce l’inizio dell’età dei polimeri in cui si ottenne la bachelite al 1954 in cui Giulio Natta sintetizzò il polipropilene lo stile di vita e le abitudini degli uomini sono cambiate.

Nacquero oggetti moderni e sconosciuti, che segnavano un’epoca nuova e un’estetica moderna: colorati, leggeri, infrangibili e impermeabili. Grazie a queste scoperte e allo sviluppo tecnologico oggi si ha la possibilità di disporre delle fibre ottiche e dello smartphone e una vita senza plastica farebbe tornare indietro l’umanità di circa 60 anni.

Danni ambientali delle plastiche tradizionali

Come sempre, però, c’è il rovescio della medaglia. I monomeri da cui si ottengono le sostanze polimeriche, infatti, sono spesso ottenuti da fonti energetiche non rinnovabili ed inoltre le plastiche di vecchia generazione non sono biodegradabili. I rifiuti della plastica costituiscono un indicatore delle attività antropogeniche da cui deriva una nuova nicchia ecologica che è denominata dagli scienziati “plastisfera”. Le sostanze polimeriche che più comunemente sono rinvenute nei mari sono il polietilene, il  polipropilene, il polietilentereftalato, polistirene e il polivinilcloruro derivanti da bottiglie, contenitori, piatti, posate, bicchieri, pellicole, reti da pesca. Per smaltire la plastica occorrono da 100 a 1000 anni. Pertanto se non si pone un argine allo sversamento di queste sostanze in un tempo non troppo lungo, il mare, che per antonomasia è fonte di vita, diventerà un’enorme pattumiera

La nuova generazione

Già  dal 1980 gli studi si sono rivolti alla creazione di polimeri biodegradabili il cui comportamento dipende dalla loro composizione, metodo di produzione e condizioni di utilizzo.

Tra i composti biodegradabili ad alto peso molecolare vi sono i poliesteri alifatici i cui legami esterei sono idrolizzabili.

Tra essi il poliidrossialcanoati (PHA) stabili ai raggi U.V. che a differenza di altri tipi di  sintetizzati da idrossiacidi. Esempi sono l’acido poliglicolico e l’acido polilattico

Vi sono poi i polialcheni dicarbossilati preparati per policondensazione di dioli e acidi bicarbossilici. Esempi sono il polibutilene succinato e il polietilene succinato.

I materiali di origine naturale

Tra i materiali di origine naturale vi è la manioca, il sorgo dolce e la lignocellulosa che costituiscono un valido punto di partenza per l’ottenimento di bioplastiche.

Le nanofibre di cellulosa che derivano da piante o prodotte da batteri, sono una delle risorse più abbondanti sulla Terra.

Il termine nanomateriale di cellulosa si riferisce a una varietà di materiali a base di cellulosa con almeno una dimensione su scala nanometrica. Infatti il ​​termine è tipicamente impiegato in riferimento a materiali cellulosici composti da regioni cristalline e/o amorfe con diametri di fibra inferiori a 100 nm e lunghezze di fibra inferiori o uguali a diversi micron. Poiché il materiale deriva da fibre vegetali, crea un basso impatto ambientale nella sua produzione e smaltimento. Tra le sue eccezionali caratteristiche, è leggero, ha un modulo elastico alto come quello della fibra aramidica ad alta resistenza, mostra un’espansione termica pari al vetro e presenta elevate proprietà di barriera nei confronti dell’ossigeno e di altri gas.

Molte delle proprietà come bassa densità, il basso coefficiente di dilatazione termica, l’elevata resistenza, l’elevata rigidità superficie facilmente modificabile, rendono le nanofibre di cellulosa un elemento costitutivo ideale su scala nanometrica per la costruzione di materiali macroscopici ad alte prestazioni. Quindi è un materiale promettente per l’uso in una vasta gamma di campi, tra cui materiale filtrante, materiale da imballaggio ad alta barriera ai gas, dispositivi elettronici, alimenti, medicina, cosmetici e assistenza sanitaria.

Nanofibre di cellulosa

La cellulosa è il composto organico rinnovabile più abbondante che è il componente strutturale delle pareti cellulari dei corpi vegetali naturali. Recentemente, ha attirato un notevole interesse a causa del suo rischio di inquinamento relativamente basso per l’ambiente.

nanofibre di cellulosa
nanofibre di cellulosa

La cellulosa e i suoi derivati, tra cui l’acetato di cellulosa, la carbossimetilcellulosa e il nitrato di cellulosa, hanno un’eccellente biocompatibilità, che rende questo ramo adatto come vettore per l’immobilizzazione degli enzimi. Le nanofibre di cellulosa come nanofibre lunghe e interconnesse possono essere separate dalle piante attraverso un trattamento meccanico.

La grande fattibilità, capacità e tendenza per il suo trattamento e modificazione chimica portano ad una grande attenzione alle nanofibre di cellulosa come segmento di costruzione per il miglioramento dei materiali funzionali. Proprietà speciali delle nanofibre di cellulosa come l’abbondanza naturale, l’elevato rapporto d’aspetto, la resistenza, la resistenza chimica, la capacità di funzionalizzazione e il basso impatto ambientale che rendono questo composto una sostanza ben nota per lo sviluppo di tecnologie di trattamento delle acque 

 

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