Un nuovo filamento ricavato dai rifiuti del biodiesel
L’industrializzazione, la crescita demografica ed economica stanno portando a un aumento della domanda di energia e a una maggiore necessità di fonti di carburante rinnovabili come il biodiesel, il biogas e il bioetanolo. Questi carburanti mirano a ridurre l’effetto serra e sono derivati da risorse rinnovabili. Ad esempio, la produzione di biodiesel è destinata ad aumentare del 4,5% all’anno. Tuttavia, questa rapida espansione porta anche alla produzione di prodotti di scarto, in particolare glicerolo e una miscela priva di glicerolo nota come Matter Organic Non-Glycerol (MONG), che attualmente vengono smaltiti in discarica.
Per ridurre al minimo l’impronta di carbonio della produzione di biodiesel, si stanno studiando alternative allo smaltimento in discarica di questi materiali. Una soluzione promettente è la conversione dei MONG in prodotti a valore aggiunto. Dato che la domanda di soluzioni ecologiche e di materiali a base biologica nella stampa 3D è in continua crescita, gli acidi grassi residui dei rifiuti di biodiesel contenuti nel MONG potrebbero essere utilizzati per la produzione di filamenti. Tuttavia, ci sono ancora pochi dati sulla loro consistenza e le proprietà del Matter Organic Non-Glycerol possono variare a seconda del processo di produzione e del substrato utilizzato, come la soia o la colza.
Struttura superficiale e formazione di grumi di MONG (A) non trattato, (B) trattato con acido e (C) trattato con acido e perossido (crediti fotografici: Università di Louisville)
Per questo motivo i ricercatori dell’Università di Louisville stanno studiando gli usi e le proprietà del MONG, scoprendo il suo potenziale come copolimero. Hanno effettuato diversi pretrattamenti per migliorarne la stabilità come copolimero e filamento NFC. Durante questi trattamenti, il team di ricerca ha combinato la pasta copolimerica MONG risultante con materiali termoplastici per produrre un materiale per la stampa 3D. Nella loro analisi iniziale, hanno esaminato il MONG proveniente da impianti di lavorazione del biodiesel di soia in tre diversi stati: non trattato, trattato con acido e trattato con acido e perossido. Il MONG non trattato era solido e quindi non adatto alla stampa 3D. Il MONG trattato, invece, è stabilizzato e forma una pasta facile da maneggiare e adatta alle applicazioni di stampa 3D.
L’analisi della composizione superficiale rivela che l’impasto di MONG trattato con acido e perossido forma grumi più solidi, migliorando la compatibilità tra MONG e polimero per l’estrusione dei filamenti. Inoltre, il MONG trattato ha una migliore stabilità termica, con una minore perdita di peso a temperature più elevate. Di conseguenza, questa pasta trattata è adatta come potenziale sostituto dei polimeri sintetici nei compositi di fibre naturali. In futuro potrebbe essere utilizzata efficacemente per l’estrusione di filamenti e la miscelazione di polimeri.
Campioni di MONG. (A) non trattato, (B) trattato con acido e (C) trattato con acido e perossido (crediti fotografici: Università di Louisville)
La conversione del MONG offre un notevole potenziale e può essere applicata non solo al biodiesel di soia, ma anche ad altre sostanze come il biogas, l’etanolo e persino l’olio da cucina usato. Come copolimero, il MONG può ridurre la percentuale di polimeri sintetici nelle plastiche rinforzate con fibre naturali, rendendo il processo più sostenibile e consentendo di riutilizzare gli scarti e i materiali residui della produzione di biocarburanti. Se la ricerca proseguirà, il MONG potrebbe svolgere un ruolo chiave nel futuro delle tecnologie di produzione sostenibile. Per saperne di più su questo progetto, cliccare QUI.
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