Materiale rinnovabile, design strutturale e stampa 3D combinati assieme

(Rinnovabili.it) – Il legno ha la possibilità di sostituire materiali fossili e altri composti non sostenibili nei prodotti di uso quotidiano, grazie a proprietà uniche in termini di porosità, tenacità e forza di torsione. Tuttavia ha anche dei grandi limiti quando si tratta di elaborazione. A differenza dei metalli e della plastica, non può essere fuso e facilmente rimodellato, ma deve essere segato, piallato o incurvato. Gli attuali processi di trasformazione (ad esempio quelli di fabbricazione della carta) ne distruggono l’ultrastruttura o architettura cellulare, limitando dunque le applicazioni finali. A dare una nuova chance tecnologica al legno sono oggi i ricercatori della Chalmers University of Technology, in Svezia. In un articolo pubblicato su Science Direct (testo in inglese), il team spiega d’aver creato una piattaforma di stampa 3D che riproduce la biogenesi del legno per l’assemblaggio di biopolimeri cellulosici in compositi simili al materiale naturale.

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In realtà gli scienziati svedesi avevano già prodotto alcuni anni fa un gel nanocellulosico ottenuto dalla polpa di legno che si prestava ad essere impiegato nella produzione addittiva al posto dei polimeri plastici. I prodotti finali, tuttavia, non mostravano  quella porosità e resistenza propria invece del legno naturale.

Il passo in avanti è stato compiuto grazie all’aggiunta di un nuovo ingrediente alla ricetta: l’emicellulosa, un polisaccaride strettamente associato alla cellulosa nelle fibre vegetali. Ciò ha permesso di aumentare la forza del gel, agendo come sorta di una colla. Inoltre, il gruppo ha digitalizzato il codice genetico del legno naturale, usando questa informazione orientare linguaggio di programmazione che controlla il modo in cui la stampante 3D assembla il materiale. Come risultato, sono stati in grado di controllare con precisione la disposizione delle nanofibre durante il processo di stampa, creando oggetti semplici che non fossero solo costituiti da fibre lignee ma che avessero anche la reale ultrastruttura del legno naturale.

“Ciò rappresenta un passo avanti nella tecnologia di produzione”, spiega il prof. Paul Gatenholm, scienziato capo del progetto. “Ci consente di andare oltre i limiti della natura, creando nuovi prodotti sostenibili e ecologici: significa che quei prodotti che oggi già provengono dal legno, domani potranno essere stampati in 3D, in un tempo molto più breve”.

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