La biopasta utilizzata per stampare questo cilindro è composta per il 50 percento da lignina e per il 50 percento da cellulosa. Credito:Lisa Ebers
Una biopasta viscosa facile da lavorare, si solidifica rapidamente ed è adatto per la produzione di strutture anche complesse utilizzando il processo di stampa 3D è stato sviluppato da un team di ricerca guidato dal Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie della Cattedra di Biomateriali Forestali presso l'Università di Friburgo. Il sintetico biodegradabile a base di legno potrebbe essere potenzialmente utilizzato nella costruzione leggera, tra le altre cose. Gli scienziati hanno pubblicato i loro primi risultati sulle riviste Biomateriali applicati e Biomacromolecole .
La lignina rafforza le pareti cellulari delle piante e le fa diventare legnose (lignificare), un meccanismo che aiuta le piante a proteggersi dal vento o dai parassiti. È un prodotto di scarto della fabbricazione della carta e in gran parte incenerito per produrre bioenergia. "Ecco perché stiamo ricercando possibilità alternative per fare un uso migliore di questa materia prima in futuro, " dice Laborie. Di conseguenza, il team ha iniziato a riesaminare una combinazione di materiali che era già stata studiata negli anni '80 da un team di ricerca americano. In questo sistema, cristalli liquidi a base di cellulosa, il componente principale delle pareti cellulari delle piante, garantire non solo la forza ma anche le buone proprietà di scorrimento della biopasta. L'altro componente, lignina, può attaccare insieme la microstruttura nel processo di creazione del biosintetico, come ha scoperto Robert Gleuwitz nella sua tesi di dottorato. Il suo orientamento determina successivamente le caratteristiche del biosintetico:ad esempio, può rispondere in modo più rigido o più flessibile, a seconda della direzione da cui proviene la forza.
Saranno tuttavia necessari ulteriori lavori di ricerca fino a quando non sarà possibile un'applicazione industriale, per esempio come un composito nella costruzione leggera. Fino ad ora il team ha utilizzato lignina eccezionalmente pura che viene prodotta in una bioraffineria pilota presso il Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes (CBP) di Leuna:è ancora da verificare se il prodotto di scarto dell'industria della carta può essere lavorato direttamente. Come mostra Lisa Ebers nella sua tesi di dottorato, le caratteristiche del biosintetico possono essere variate anche in molti modi, ad esempio mediante lavorazione chimica o variazione dei componenti:fino ad oggi le prove hanno utilizzato la lignina dei faggi:se ottenuta da altre piante, avrà caratteristiche del materiale leggermente diverse, come diversi cristalli liquidi, anche se sono tutti a base di cellulosa. Anche i rapporti di quantità ottimali differiscono a seconda dell'applicazione pianificata. Inoltre, i ricercatori sperimenteranno presto un possibile utilizzo completamente diverso:la qualità del suolo può essere analizzata con l'aiuto del materiale a base biologica. Ciò avviene studiando la degradabilità della lignina e della cellulosa in vari tipi di suolo.