I ricercatori della Washington State University hanno sviluppato un sistema ecologico, materiale a base vegetale che per la prima volta funziona meglio del polistirolo per l'isolamento.

La schiuma è costituita principalmente da nanocristalli di cellulosa, il materiale vegetale più abbondante sulla terra. I ricercatori hanno anche sviluppato un processo di produzione semplice e rispettoso dell'ambiente per realizzare la schiuma, usando l'acqua come solvente invece di altri solventi nocivi.

Il lavoro, guidato da Amir Ameli, professore a contratto presso la Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali, e Xiao Zhang, professore associato presso la Gene and Linda School of Chemical Engineering and Bioengineering, è pubblicato sulla rivista Polimeri di carboidrati .

I ricercatori hanno lavorato per sviluppare un sostituto ecologico per il polistirene espanso, o polistirolo. Il materiale popolare, fatto di petrolio, viene utilizzato in tutto, dalle tazze da caffè ai materiali per l'edilizia e la costruzione, trasporto, e industrie del confezionamento. Ma, è composto da ingredienti tossici, dipende dal petrolio, non si degrada naturalmente, e crea inquinamento quando brucia.

Mentre altri ricercatori hanno creato altre schiume a base di cellulosa, le versioni a base vegetale non hanno funzionato bene come il polistirolo. non sono così forti, non isolare anche e degradato a temperature e umidità più elevate. Per produrre nanocristalli di cellulosa, i ricercatori usano l'idrolisi acida, in cui l'acido viene utilizzato per scindere i legami chimici.

Nel loro lavoro, il team della WSU ha creato un materiale composto da circa il 75% di nanocristalli di cellulosa dalla polpa di legno. Hanno aggiunto alcool polivinilico, un altro polimero che si lega ai cristalli di nanocellulosa e rende le schiume risultanti più elastiche. Il materiale che hanno creato contiene una struttura cellulare uniforme che significa che è un buon isolante. Per la prima volta, riferiscono i ricercatori, il materiale a base vegetale ha superato le capacità di isolamento del polistirolo. È anche molto leggero e può sostenere fino a 200 volte il suo peso senza cambiare forma. Si degrada bene, e bruciandolo non produce ceneri inquinanti.

"Abbiamo utilizzato un metodo semplice per ottenere prestazioni elevate, schiume composite a base di cellulosa nanocristallina con un'eccellente combinazione di capacità di isolamento termico e proprietà meccaniche, " ha detto Ameli. "I nostri risultati dimostrano il potenziale dei materiali rinnovabili, come la nanocellulosa, per materiali di isolamento termico ad alte prestazioni che possono contribuire al risparmio energetico, minor utilizzo di materiali a base di petrolio, e la riduzione degli impatti ambientali negativi”.

"Questa è una dimostrazione fondamentale del potenziale della cellulosa nanocristallina come importante materiale industriale, " ha detto Zhang. "Questo materiale promettente ha molte proprietà desiderabili, ed essere in grado di trasferire queste proprietà su larga scala per la prima volta attraverso questo approccio ingegneristico è molto eccitante."

I ricercatori stanno ora sviluppando formulazioni per materiali più resistenti e durevoli per applicazioni pratiche. Sono interessati a incorporare materie prime a basso costo per realizzare un prodotto commercialmente valido e a considerare come passare dal laboratorio a una scala di produzione del mondo reale.