L'istituto tedesco per la ricerca tessile e sulle fibre (DITF) ha sviluppato, insieme alla Fiber Engineering GmbH, un processo per la produzione di vasi biodegradabili da giacinti d'acqua invasivi. I prodotti sono convenienti e competitivi. Allo stesso tempo, la produzione contribuirà a contrastare la diffusione della pianta invasiva, la cui biomassa serve come materia prima per i vasi delle piante.
Il giacinto d'acqua a fusto spesso ( Eichhornia crassipes ) è una pianta a rapida diffusione che è già stata riconosciuta come una minaccia per gli ecosistemi esistenti in molti paesi del mondo. Il lago Vittoria in Africa è particolarmente colpito dalla sua proliferazione diffusa. La moria di pesci dovuta alla carenza di ossigeno, il rilascio di metano, gas dannoso per il clima, durante la decomposizione e le interruzioni alla navigazione e alla produzione di energia sono problemi particolarmente gravi in quella zona. Queste problematiche delineano un quadro allarmante di ciò che sta emergendo anche in molti altri paesi. Essendo una specie invasiva, il giacinto d'acqua si sta diffondendo a livello globale a causa dell'attività umana e minaccia numerosi ecosistemi.
Esistono già diversi approcci per arginare la diffusione del giacinto d'acqua a fusto spesso. L'obiettivo principale è la raccolta dei tappeti vegetali dai corsi d'acqua e il successivo utilizzo della biomassa risultante. Questo è anche l'obiettivo del progetto di ricerca cofinanziato dal DITF (Istituto tedesco per la gestione delle acque, l'idrologia e la ricerca sul suolo), che mira a produrre un nuovo materiale composito economico a partire dal materiale fibroso della pianta . Ciò ha portato alla realizzazione di un prototipo di vaso per piante competitivo che soddisfa tutti i requisiti tecnici degli obiettivi del progetto.
All'inizio del progetto, i partner hanno definito i requisiti materiali che il vaso avrebbe dovuto soddisfare. Ciò include una buona stabilità dimensionale, che deve essere presente anche quando è bagnato (riempito con terriccio umido). L'impiego di materiali fisiologicamente sicuri è un requisito da rispettare in quanto entra in contatto con piante alimentari, così come un metodo di produzione conveniente e quindi competitivo. L'attenzione principale, tuttavia, è rivolta alla completa biodegradabilità e quindi alla compostabilità illimitata del vaso.
Il biomateriale utilizzato per la produzione dei vasi proviene dalla Louisiana e viene commercializzato direttamente in loco da In-Between International con il nome commerciale CYNTHIA® come materiale fibroso lavorato. Questa materia prima è stata ampiamente testata e modificata presso il DITF (Istituto tedesco per la ricerca sulle fibre) per quanto riguarda la sua composizione e l'idoneità alla lavorazione tecnica. È costituita principalmente da cellulosa e deve essere prima setacciata e trattata con un agente idrorepellente prima di essere ulteriormente lavorata. Questo trattamento idrorepellente è necessario per conferire ai vasi un certo grado di resistenza all'umidità.
La materia prima preparata deve ora essere combinata con un legante. Lega le fibre della pianta e garantisce la stabilità dimensionale del vaso. Nei test di laboratorio effettuati con diversi leganti sono stati individuati quelli che garantiscono una buona lavorabilità e risultati dimensionalmente stabili del composito in fibra. La scelta è caduta su un Termoplasticoche è facile da lavorare tramite pressatura a caldo e allo stesso tempo soddisfa pienamente i requisiti di biodegradabilità.
Ulteriori test di laboratorio hanno determinato il rapporto ideale tra legante e materia prima fibrosa. I test in un impianto di compostaggio industriale hanno dimostrato che i vasi per le piante sono completamente biodegradabili e si decompongono in un tempo ragionevole: come obiettivo del progetto è stata specificata una stabilità da quattro a sei settimane.
Per tutte queste indagini preliminari, i ricercatori hanno prodotto campioni di prova sotto forma di pannelli compositi in fibra utilizzando una pressa a caldo. Ora era giunto il momento di produrre i primi prototipi di vasi per piante utilizzando il materiale in fibra pretrattato con l'apposito legante. Questa parte è stata presa in carico dal partner di progetto Fiber Engineering GmbH di Karlsruhe. Questa azienda vanta una vasta competenza nello stampaggio a iniezione di fibre (FIM), che consente la produzione di parti stampate tridimensionali in fibre in fasi di processo semplici e rapide. Fiber Engineering GmbH ha ottimizzato il suo processo esistente per la lavorazione del materiale in fibra di giacinto d'acqua. Ha prodotto una serie di vasi per piante, realizzando così il passaggio finale dell'obiettivo del progetto.
Un calcolo dei costi che ha preso in considerazione tutti i materiali e i processi impiegati ha confermato che i vasi per piante possono essere prodotti a costi estremamente bassi e sono quindi commerciabili, con un prezzo di produzione inferiore ai cinque centesimi a vaso. Nell'uso quotidiano, gli asili nido apprezzeranno i vantaggi tattili: la robustezza e la resistenza all'umidità nonostante la capacità del materiale di decomporsi completamente, afferma il comunicato stampa. Un ulteriore punto a favore nella commercializzazione del prodotto è probabilmente il fatto che il materiale utilizzato contribuisca a risolvere un problema ambientale globale.
Contatti scientifici:
Dott.ssa Iris Elser
Istituti tedeschi per la ricerca tessile e delle fibre
Responsabile del Centro di Competenza Polimeri e Compositi in Fibre
Tel. +49 (0)711 93 40-274
iris.elser@ditf.de
Dott. Hagen Altmann
Istituti tedeschi per la ricerca tessile e delle fibre
Centro di competenza Polimeri e compositi in fibra
Tel. +49 (0)711 93 40-396
hagen.altmann@ditf.de
Patrick Kaiser
Istituti tedeschi per la ricerca tessile e delle fibre
Centro di competenza Polimeri e compositi in fibra
Tel. +49 (0)711 93 40-482
patrick.kaiser@ditf.de
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