Un team di ricercatori NUS ha raggiunto un'importante svolta tecnologica convertendo pneumatici di gomma di scarto in aerogel superleggeri che hanno una vasta gamma di applicazioni. Questa è la prima volta che gli aerogel sono realizzati con pneumatici di gomma di scarto. I nuovi aerogel in gomma dimostrano proprietà straordinarie:sono estremamente leggeri, altamente assorbente, molto resistente, e sono anche molto efficienti nell'intrappolare il calore e il suono.

Riciclando la gomma di scarto in prodotti di valore commerciale più elevato, questa nuova tecnologia promuove un uso più ampio di pneumatici di scarto, e offre un modo ecologico per riciclare la gomma usata. Questa nuova tecnologia è stata pubblicata nella versione stampata della rivista scientifica Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects nel settembre 2019, ed è stato depositato un brevetto.

Per potenziare gli sforzi di ricerca del team e sensibilizzare l'opinione pubblica sul riciclaggio, investimenti Mapletree, uno sviluppatore immobiliare leader con una forte attenzione alla sostenibilità ambientale, ha recentemente fatto un regalo di S$155, 000 a NUS.

Pneumatici di scarto:un problema significativo dei rifiuti

Ogni anno, circa 1 miliardo di pneumatici di scarto vengono generati in tutto il mondo. I pneumatici in gomma sono altamente resistenti e non biodegradabili. Solo il 40% viene riciclato in prodotti a basso valore aggiunto, mentre il 49% viene incenerito per generare energia, e almeno l'11% finisce in discarica. Sebbene le discariche siano comunemente praticate, le discariche si stanno esaurendo e c'è anche il rischio che il conseguente percolato causi inquinamento ambientale. Per di più, la combustione della gomma produce sostanze tossiche che pongono problemi di salute e sicurezza.

"Sebbene il 40% dei pneumatici di gomma di scarto venga riciclato, il tasso di riciclaggio in tutto il mondo rimane basso perché la lavorazione della gomma usata è costosa e dispendiosa in termini di energia, insieme alla mancanza di incentivi monetari. Il nostro team ha deciso di concentrarsi sulla creazione di aerogel di gomma da pneumatici di gomma usati perché sono una fonte economica e abbondante di materie prime. Convertendo i pneumatici di gomma di scarto in aerogel di alto valore, potremmo aumentare l'incentivo monetario per il riciclaggio della gomma e, a sua volta, ridurre i rifiuti di gomma, " ha spiegato il Professore Associato Duong Hai-Minh, che guida il gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della NUS Engineering.

Signor Edmund Cheng, Presidente di Mapletree, disse, "Mapletree ha sempre posto grande enfasi sull'integrazione di progetti sostenibili nei nostri sviluppi. Questo progetto che mira a trasformare i rifiuti di gomma in materiali aerogel tramite la tecnologia verde è allineato al nostro impegno per ridurre l'impatto ambientale negativo. Siamo entusiasti che parte del supporto sarà anche finanziare la struttura del laboratorio ristrutturato per la ricerca applicata e l'istruzione sul potenziale della tecnologia di riciclaggio. È nostra speranza che attraverso l'istruzione, uno dei nostri pilastri fondamentali della responsabilità sociale d'impresa, ci sarà più consapevolezza sui temi ambientali”.

Semplice, processo di produzione economico ed ecologico

Per creare gli aerogel di gomma, le fibre di pneumatici riciclati per auto vengono prima miscelate in fibre più fini. Queste sottili fibre di gomma vengono quindi immerse in acqua e in una piccolissima quantità di reticolanti chimici. Prossimo, la miscela di fibre di gomma e solventi ecologici viene dispersa uniformemente mediante agitatore per 20 minuti. Il gel di sospensione uniforme viene quindi liofilizzato a meno 50 gradi Celsius per un massimo di 12 ore per produrre aerogel di gomma.

Assoc Prof Duong ha detto, "Il processo di fabbricazione è semplice, economico ed ecologico. L'intero processo di produzione richiede dalle 12 alle 13 ore per essere completato e costa solo meno di S$ 10 per produrre un foglio di aerogel di gomma di 1 mq di dimensione e 1 cm di spessore. Il processo può anche essere facilmente scalato per la produzione di massa. Questo rende gli aerogel di gomma un prodotto commercialmente attraente".

Aerogel in gomma altamente versatili

I nuovi aerogel di gomma creati dal team NUS possiedono proprietà notevoli per molte applicazioni:

• Estremamente leggero e più rigido della schiuma commerciale
• Altamente poroso:questo rende gli aerogel di gomma buoni assorbenti per la rimozione dell'olio versato. Sono due volte più assorbenti degli assorbenti convenzionali come il tappetino in polipropilene.
• Eccellente assorbimento acustico:gli aerogel di gomma sono più efficaci del 27% rispetto all'assorbitore di schiuma commerciale con lo stesso spessore.
• Eccellente isolamento termico:gli aerogel in gomma hanno un'elevata resistenza al calore. Un pezzo di aerogel di gomma con uno spessore di un pollice (2,54 cm) ha un limite di trasferimento di calore che è equivalente a 25 vetri standard per finestre.
• Altamente durevole:la maggior parte degli aerogel sono estremamente fragili e friabili (cioè tendono a frammentarsi e polverizzarsi), ma gli aerogel di gomma possono tornare alla sua forma originale dopo la compressione. Questa proprietà unica li rende adatti come materiale isolante per scopi industriali come nei sistemi sottomarini, raffinerie di petrolio e capannoni industriali, e anche nelle case, frigoriferi, così come oggetti personali come giacche e solette per scarpe.
• Quando rivestito con una sostanza chimica chiamata metossitrimetilsilano, gli aerogel di gomma diventano estremamente idrorepellenti e possono essere utilizzati per evitare che l'umidità corroda o danneggi le apparecchiature di isolamento.

"I mercati potenziali degli aerogel sono enormi. Ad esempio, il rumore del veicolo e il comfort termico sono vitali nella progettazione dei veicoli:si prevede che i mercati globali delle soluzioni di isolamento acustico e termico per autoveicoli raggiungeranno i 3,2 miliardi di dollari entro il 2022. Inoltre, il mercato globale della gestione delle fuoriuscite di petrolio dovrebbe raggiungere i 182,7 miliardi di dollari entro il 2025, " ha aggiunto il professor Nhan Phan-Thien, che è un membro anziano del gruppo di ricerca.

Commercializzazione e nuove applicazioni

Assoc Prof Duong, Il professor Nhan e il loro team non vedono l'ora di realizzare l'impatto ambientale positivo degli aerogel collaborando con Mapletree e i partner del settore per commercializzare e ampliare questa nuova tecnologia. Con il generoso contributo di Mapletree, il team NUS sarà in grado di condurre ulteriori studi per migliorare le prestazioni degli aerogel di gomma, esplorare altre applicazioni e utilizzare altri tipi di materiali di scarto per convertirli in aerogel.