Scoperto un nuovo materiale che può assorbire carbonio dall’atmosfera più velocemente degli alberi
Un team di scienziati afferma di aver scoperto un materiale poroso che ha il potenziale di immagazzinare grandi quantità di gas serra, sostenendo che alcune caratteristiche della struttura potrebbero renderla un eccellente deposito per l’anidride carbonica e l’esafluoruro di zolfo, un altro potente gas serra. Il nuovo materiale agisce come una gabbia composta da molecole più piccole, ovvero una supermolecola organica formata da ossigeno, azoto e fluoro. Piantare alberi è un modo molto efficace per assorbire il carbonio, ma è molto lento, quindi abbiamo bisogno di un intervento umano – come le molecole prodotte dall’uomo – per catturare i gas serra dall’ambiente in modo efficiente e più rapidamente. Sono in fase di sviluppo anche altri materiali che potrebbero potenzialmente catturare velocemente carbonio. Uno di questi materiali è una struttura bidimensionale composta da boro che ha un’ampia superficie e potrebbe potenzialmente assorbire grandi quantità di gas serra provenienti dalle centrali elettriche. Un altro materiale che gli scienziati stanno esplorando è il cemento, che è alla base della società moderna ma il cui utilizzo, emette grandi quantità di anidride carbonica, stimate pari all’8% delle emissioni prodotte dall’uomo all’anno. I ricercatori hanno esplorato come l’aggiunta di materiali come il bicarbonato di sodio al calcestruzzo potrebbe aiutare il materiale ad assorbire l’anidride carbonica nell’atmosfera invece che emeterla. Ma il grosso ostacolo è che molti di questi nuovi materiali sono fondamentalmente esperimenti di laboratorio. Questa è una sfida per chiunque voglia utilizzare la scienza dei materiali per affrontare il cambiamento climatico: come si fa a passare dal laboratorio al mercato?
Cos’è la fibra di carbonio?
Meglio conosciuta come CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer), ha una struttura filiforme, molto sottile, realizzata in carbonio ed utilizzata in genere nella realizzazione di una grande varietà di “materiali compositi”, che sono così chiamati in quanto sono costituiti da due o più materiali, che in questo caso sono le fibre di carbonio e una cosiddetta matrice, in genere di resina (ma può essere in altro materiale plastico o in metallo) la cui funzione è quella di tenere in “posa” le fibre resistenti (affinché mantengano il corretto orientamento che consenta di assorbire gli sforzi), di proteggere le fibre ed inoltre di mantenere la forma del manufatto composito. Per la realizzazione di strutture in composito le fibre di carbonio vengono dapprima intrecciate in veri e propri panni in tessuto di carbonio e una volta messi in posa vengono immersi nella matrice. Tra le caratteristiche della fibra di carbonio spiccano l’elevata resistenza meccanica, la bassa densità, la capacità di isolamento termico, resistenza a variazioni di temperatura e all’effetto di agenti chimici, buone proprietà ignifughe. Di contro il materiale composito in fibre di carbonio risulta non omogeneo e presenta spesso una spiccata anisotropia, ovvero le sue caratteristiche meccaniche hanno una direzione privilegiata. Il termine fibra di carbonio viene utilizzato spesso in maniera impropria per riferirsi al materiale composito di cui la fibra di carbonio è un componente. Tra le sue caratteristiche, oltre allae leggerezza e resistenza, troviamo una bassa densità, discrete proprietà ignifughe, la resistenza agli effetti chimici e agli sbalzi di temperatura, e la capacità di isolamento termico. Fu scoperta negli anni 50 ma solo circa 10 anni dopo si riuscì a sintetizzarla e ci vollero altri 10 anni ancora perché venisse commercializzata. E’ prevalentemente utilizzata per rinforzare i materiali compositi, in particolare quelli a matrice polimerica. I materiali così ottenuti presentano elevata resistenza, leggerezza, basso costo e un certo valore estetico. Per tali motivi, i materiali in fibra di carbonio trovano largo impiego in una molteplicità di ambiti dove il peso e la resistenza meccanica dell’oggetto sono fattori determinanti o in prodotti di consumo semplicemente per finalità estetiche. Uno dei settori di utilizzo è nei trasporti, dove la leggerezza del mezzo è associata ad un minore consumo di carburante. A tale scopo, molto raramente si usano lastre piane di composito piegandole a caldo, viene infatti preferita la tecnica di polimerizzazione delle resine direttamente su uno stampo, impregnando ogni strato di tela di fibra alla volta, spesso comprimendo il tutto per migliorare l’uniformità dello spessore. La leggerezza di tali materiali è sfruttata anche in ambito sportivo, dove il minor peso dell’attrezzatura sportiva permette di aumentare la resistenza degli atleti. Negli ultimi anni la fibra di carbonio è stata utilizzata in molti settori: auto da corsa biciclette scafi per canoe sci nautici industria edile, rinforzo strutturale suole di alcune scarpe da calcio, per renderle più flessibili e leggere mazze da golf canne da pesca racchette da tennis arco caschi di protezione carrozzerie e componenti per auto rc da competizione rivestimenti per aeromobili costumi professionali da nuoto chitarre orologi archi per violino, viola e violoncello sonde spaziali industria tessile, saia, il raso e la tela industria medicale tavoli per sostegno e posizionamento di pazienti nelle sale radiologiche aiuti alla mobilità come stampelle ortopediche o canadesi, bastoni, deambulatori o carrozzelle apparecchiature ortopediche ortesi, protesi o esoscheletri