C'è una crescente domanda di prodotti verdi, ma affinché siano veramente sostenibili, i produttori devono anche utilizzare adesivi e vernici realizzati con materie prime a base biologica. I materiali avanzati sviluppati nei laboratori Fraunhofer indicano la strada da seguire.

La domanda di prodotti biologici è in forte espansione. Gli allevamenti intensivi e i campi inzuppati di cocktail chimici hanno poco fascino per i molti consumatori che preferiscono vedere gli animali allo stato brado nei pascoli verdeggianti, mangiare frutta e verdura non trattata e indossare abiti realizzati con materiali coltivati ​​biologicamente, cotone senza pesticidi. Non è abbastanza, però, semplicemente sostituire la plastica con materiali naturali come legno o sughero. Affinché i prodotti siano veramente sostenibili, i produttori devono anche utilizzare adesivi e vernici realizzati con materie prime a base biologica.

La maggior parte degli adesivi legacy sono realizzati con resine epossidiche termoindurenti a base di petrolio. Si tratta di resine sintetiche che mantengono la loro forma una volta riscaldate. I monomeri sono gli elementi costitutivi delle resine epossidiche. Un agente indurente o indurente fa sì che le singole molecole si leghino, creando una plastica solida che non si scioglierà. Gli additivi servono a mettere a punto le proprietà per adattarle all'applicazione data. Per esempio, pigmenti possono essere aggiunti per colorare la resina, e altri additivi vengono utilizzati per l'ignifugazione o per rendere la plastica più facile da lavorare.

Epossidi di olio vegetale con additivi naturali

Eppure è anche possibile produrre resine epossidiche da materiali ecocompatibili. Un nuovo approccio si sta dimostrando promettente:epossidi di olio vegetale, una versione organica delle resine epossidiche convenzionali. Provengono da oli vegetali contenenti un'elevata proporzione di acidi grassi insaturi. Questi acidi grassi sono epossidati; questo è, legato con un composto trivalente costituito da due atomi di carbonio e un atomo di ossigeno. La combinazione di questi epossidi di olio vegetale con indurenti produce plastiche notevolmente resistenti. E con ciò, adesivi sostenibili, rivestimenti e persino resine espanse stanno cercando di essere opzioni praticabili. Ma la composizione chimica delle materie prime estratte dai semi delle piante oleaginose può variare notevolmente. E quella varianza è un problema per i produttori.

Adesivi ecologici con proprietà ideali

I ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la microstruttura dei materiali e dei sistemi IMWS hanno deciso di affrontare questo problema sondando le proprietà delle resine biogeniche di nuova concezione. Questa è un'analisi penetrante:"Stiamo studiando queste resine dal micro al macro livello, "dice Andreas Krombholz, capogruppo presso IMWS. Il primo passo è determinare come le variazioni nella composizione della materia prima influenzino le resine. Una volta che il team IMWS ha risolto il puzzle, possono iniziare a migliorare e adattare le resine ai metodi di lavorazione indicati.

Gli scienziati di Fraunhofer stanno anche usando epossidi di oli vegetali per sviluppare nuovi adesivi. Tutte le formulazioni per questi adesivi dei laboratori Fraunhofer sono prive di solventi. I ricercatori stanno scavando più a fondo per scoprire quali riempitivi e additivi possono essere utilizzati per fornire proprietà specifiche. Elevata conduttività elettrica, Per esempio, torna utile. Se uno strato adesivo è conduttivo, può essere riscaldato dall'interno verso l'esterno applicando una tensione elettrica, quindi curandolo rapidamente e selettivamente. Oppure un additivo come l'olio di timo modificato potrebbe conferire all'adesivo proprietà antibatteriche.

Conversione da epossidazione a trattamento enzimatico

L'uso di epossidi di olio vegetale aumenta il contenuto organico di questi adesivi all'86 percento, perché i materiali contengono un'alta percentuale di olio vegetale e l'agente indurente è a base di sostanze organiche anziché di derivati ​​del petrolio. In confronto:per qualificarsi come materiale sostenibile, almeno il 35 percento dei suoi ingredienti deve provenire da fonti rinnovabili. "Insieme al Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB, siamo passati dall'epossidazione a un nuovo processo basato su enzimi. Ciò significa che possiamo elaborare oli vegetali senza utilizzare prodotti petrolchimici. Il trattamento con enzimi avviene a 40 gradi Celsius anziché 100 gradi Celsius come in passato, così stiamo anche risparmiando energia, " aggiunge Krombholz. I vantaggi non finiscono qui. Gli utenti industriali in Europa si sono procurati l'olio di lino per gli epossidi di oli vegetali dal Canada, il che non è esattamente ecologico considerando la distanza che deve percorrere. Gli scienziati di Fraunhofer hanno adattato il processo per utilizzare un olio essenziale derivato dalla pianta della testa di drago moldava, coltivato biologicamente in Germania, piuttosto che olio di lino importato. Ciò riduce ulteriormente l'impronta di carbonio. Oltre a ciò, i ricercatori hanno trovato un sostituto ecologico per l'indurente precedentemente altamente tossico.