La gomma naturale degli alberi della gomma è una materia prima con un'offerta limitata. Gomma sintetica prodotta, d'altra parte, non è ancora stato in grado di eguagliare il comportamento all'abrasione del prodotto naturale, rendendolo inadatto ai pneumatici per autocarri. Ma ora, per la prima volta, è stato sviluppato un nuovo tipo di gomma sintetica che raggiunge dal 30 al 50 percento in meno di abrasione rispetto alla gomma naturale.

Gli pneumatici per autocarri devono sopportare molto:a causa dei carichi pesanti che trasportano e delle lunghe distanze che percorrono ogni giorno, sono soggetti a forte usura. Di conseguenza, i battistrada dei pneumatici sono realizzati principalmente con gomma naturale che proviene dagli alberi della gomma e fino ad oggi ha dimostrato le migliori caratteristiche di abrasione. Prima di adesso, la gomma prodotta artificialmente non è stata in grado di eguagliare le prestazioni della gomma naturale, almeno in questo senso. Il problema con la gomma naturale è che la sicurezza dell'approvvigionamento di questa importante materia prima è in pericolo. In Brasile, la casa originale dell'albero della gomma, il fungo Microcyclusulei sta devastando intere piantagioni. Se il fungo attraversa l'Asia, dove oggi si trovano le principali aree di coltivazione, la produzione mondiale di gomma sarà minacciata.

Gomma sintetica biomimetica con comportamento all'abrasione ottimizzato (BISYKA)

Alla luce di questa minaccia, ricercatori presso i Fraunhofer Institutes for Applied Polymer Re-search IAP, per la microstruttura dei materiali e dei sistemi IMWS, per Biologia Molecolare ed Ecologia Applicata IME, per la Meccanica dei Materiali IWM e per Silicate Research ISC hanno ora ottimizzato le caratteristiche della gomma sintetica. "La nostra gomma sintetica BISYKA - che è un'abbreviazione tedesca per "gomma sintetica biomimetica" - ha in realtà caratteristiche superiori alla gomma naturale, "dice il dottor Ulrich Wendler, che dirige il progetto presso il Fraunhofer Pilot Plant Center for Polymer Synthesis and Processing PAZ nel comune tedesco di Schkopau. Fraunhofer PAZ è un'iniziativa congiunta di Fraunhofer IAP e Fraunhofer IMWS. "I pneumatici in gomma sintetica perdono il 30 percento in meno di massa rispetto agli pneumatici equivalenti in gomma naturale. Inoltre, le gomme sintetiche hanno solo la metà della perdita di battistrada. Per di più, la gomma sintetica può essere prodotta su scala industriale utilizzando impianti e attrezzature esistenti. Ciò significa che la gomma sintetica offre un'eccellente alternativa alla gomma naturale, compreso il dominio degli pneumatici per autocarri ad alte prestazioni".

Analisi mirata della gomma di dente di leone

Ma come hanno fatto i ricercatori a ottenere queste prestazioni più elevate? Al Fraunhofer IME, gli scienziati hanno studiato la gomma dei denti di leone. Come la gomma degli alberi della gomma, Il 95% della gomma di tarassaco è costituito da poliisoprene, mentre la restante percentuale è costituita da componenti organici come proteine ​​o lipidi. Il vantaggio della gomma del dente di leone rispetto alla gomma dell'albero:la prima ha una successione di generazioni di soli tre mesi contro i sette anni della seconda. Ciò rende la gomma a base di tarassaco un punto di partenza ideale per studiare l'influenza dei componenti organici sulle caratteristiche della gomma. A tal fine, i ricercatori Fraunhofer hanno eliminato in modo mirato i principali componenti organici coinvolti. Dopo aver identificato i componenti organici importanti per il comportamento all'abrasione, i ricercatori del Fraunhofer IAP hanno sintetizzato la gomma BISYKA a partire da poliisoprene funzionalizzato con elevata purezza microstrutturale e le rispettive biomolecole. I loro colleghi del Fraunhofer IWM e dell'IMWS hanno quindi studiato le caratteristiche delle varianti di gomma così ottenute. Per fare questo, usavano la cristallizzazione estensionale:se allunghi la gomma naturale fino a tre volte la sua lunghezza, si formano regioni cristalline – la gomma si indurisce. "La cristallizzazione estensionale della gomma BISYKA è uguale a quella della gomma naturale, " spiega Wendler. Quando si producono pneumatici per autocarri, la gomma è solitamente mescolata con nerofumo, da cui deriva il colore nero. Sempre più, però, i produttori aggiungono silicati alla miscela invece del nerofumo. È qui che entra in gioco l'esperienza del Fraunhofer ISC:presso l'istituto, gli scienziati studiano come nuovi tipi di riempitivi di silice possono portare a alternative ottimali alla gomma naturale nell'industria automobilistica.

La gomma sintetica fornisce risultati impressionanti nei test pratici

Dopo lo sviluppo della gomma BISYKA, è stato testato:avrebbe fatto ciò che la sua cristallizzazione estensionale aveva promesso? I ricercatori hanno affidato questa domanda a un partner esterno e quindi indipendente per indagare:Prüflabor Nord. Per questo scopo, quattro pneumatici per auto sono stati prodotti con un battistrada in BISYKA e sono stati poi confrontati con pneumatici con un battistrada in gomma naturale. I test sono stati effettuati direttamente su una vettura che ha percorso 700 circuiti in un senso e poi 700 circuiti nell'altro. E il risultato? Mentre lo pneumatico in gomma naturale era più leggero di 850 grammi dopo il test e ha perso 0,94 millimetri di battistrada, lo pneumatico BISYKA ha perso solo 600 grammi e 0,47 millimetri di battistrada. Anche la resistenza al rotolamento della gomma sintetica era migliore:mentre la gomma naturale ha ottenuto un punteggio di C sull'etichettatura semaforica della resistenza al rotolamento, BISYKA ha ottenuto il punteggio più alto di B. "Finora, abbiamo effettuato solo i primi test con la mescola di pneumatici BISYKA, ma sono estremamente promettenti. Come passo successivo, vogliamo ottimizzare ulteriormente la gomma BISYKA. Ciò riguarda soprattutto la proporzione e la composizione dei componenti organici. Allo stesso tempo, adatteremo la formula della mescola battistrada per pneumatici autocarro alla nuova gomma, " afferma Wendler. Attualmente il ricercatore e il suo team sono alla ricerca di partner di cooperazione che portino il prodotto sul mercato.

Il 4 aprile, 2019, i ricercatori stanno presentando i loro risultati in un workshop di trasferimento alla conferenza annuale della German Rubber Society, Est (Deutsche Kautschuk-Gesellschaft Ost) a Merseburg, Germania.