Le nanofibre di bambù sono preziose risorse che ci danno la possibilità di implementare e rafforzare quelle bioraffinate ad oggi esistenti che, però, non sono ancora abbastanza competitive rispetto alle catene di produzione che partono dal petrolio.
Come già introdotto nell’articolo precedente riguardante la natura delle nanofibre e le loro potenzialità, i materiali ottenuti dal bambù posseggono particolari caratteristiche meccaniche e strutturali intrinseche, che li rendono importanti alternative da valorizzare sul mercato.
Ma che cosa esattamente rende questi materiali così interessanti? Quali caratteristiche li differenziano dalle altre nanofibre oggetto di studio? Quali sono le possibili applicazioni che permetterebbero di sfruttarne al meglio il potenziale?
In questo articolo cercheremo di rispondere a queste ed altre domande, creando la base teorica da cui partire per sviluppare ulteriori approfondimenti.
Le proprietà fisiche del bambù
Il bambù è una delle più abbondanti fonti di cellulosa non legnosa presenti a livello globale. Dal punto di vista microscopico, le nanofibre di bambù presentano proprietà meccaniche superiori rispetto alle nanofibre ottenute da materiale legnoso e dimostrano differenti proprietà superficiali, come una tendenza maggiormente idrorepellente.
Ciò è principalmente dovuto all’elevato grado di polimerizzazione, al tipo di struttura gerarchica che si crea tra le nanofibrille, ossia sia come esse sono organizzate a livello spaziale, ma anche alle dimensioni delle stesse. Infatti, tramite analisi microscopiche è possibile osservare una fitta rete non omogenea di nanofibrille densamente intrecciate fra loro. La conoscenza approfondita di tutte queste peculiarità in relazione ad altri materiali simili è fondamentale per definire il campo di applicazione più adatto in base alle caratteristiche richieste.
Tanti utilizzi
Oltre all’utilizzo del bambù come materiale strutturale e architettonico nonché come materiale per la produzione di oggetti di design e di uso comune, si possono individuare altre categorie di prodotti per i quali la ricerca scientifica è, ad oggi, molto attiva.
L’impiego di nanofibre naturali come rinforzo all’interno di materiali compositi è in costante crescita a livello industriale globale grazie ai molteplici vantaggi che esse comportano, i quali includono il loro basso peso, l’elevata area superficiale, le buone proprietà meccaniche e, ultima ma di fondamentale importanza, la loro biodegradabilità.
Pertanto, l’utilizzo delle nanofibre di bambù come filler per la creazione di compositi è un campo che offre molteplici ed interessanti possibilità. Ad esempio, è stato dimostrato come l’introduzione di nanofibre di bambù all’interno di materiali a matrice epossidica ne possa migliorare le proprietà fisiche, meccaniche e termiche.
In particolare, questi materiali possono essere utilizzati nel settore automobilistico e aerospaziale come rivestimenti protettivi ad alta prestazione o come isolanti. Oppure, l’accoppiamento delle suddette nanofibre con alcol polivinilico, un polimero sintetico biodegradabile, permette di ottenere schiume solide (aerogel) con elevate capacità assorbenti, utili per il recupero di oli organici e quindi per trattamenti di preservazione dell’ambiente. Le ottime interazioni superficiali tra questi due materiali, dovute ai gruppi chimici terminali presenti sulla superficie delle molecole, e l’elevata trasmittanza alla luce li ha resi oggetti di studio anche per applicazioni in ambito ottico.
Un’altra possibile applicazione è quella che vede l’impego sinergico della chitina, secondo biopolimero più abbondante sulla superficie terrestre dopo la cellulosa, e nanofibre di bambù. Le proprietà meccaniche del materiale ottenuto e la sua elevata biodegradabilità lo rendono un ottimo candidato per l’utilizzo in applicazioni di food packaging.
È interessante, però, citare anche come il bambù sia fonte di ispirazione e non solo fonte primaria di materiale per la trasformazione produttiva. Infatti, alcuni ricercatori cinesi e americani hanno preso spunto dal bambù per la sua distribuzione periodica di fori interni lungo la lunghezza della canna e la struttura graduata dei pori nella sezione trasversale per il design di dispositivi flessibili per lo stoccaggio di energia.
Conclusioni
Abbiamo visto quindi come le particolari proprietà meccaniche e chimiche delle nanofibre di cellulosa ottenute dal bambù le rendano particolarmente adatte all’utilizzo come filler all’interno di altri materiali per incrementarne le prestazioni. Infatti, l’elevata resistenza meccanica e rigidità, dovute all’elevata presenza di lignina, nonché l’abbondanza di cellulosa nella pianta e le sue proprietà antibatteriche, rendono questo materiale indispensabile per applicazioni che vanno dall’ambito biomedicale a quello strutturale e quello del packaging.
Pertanto, l’applicazione di nanofibre derivate dal bambù anche in ambiti non prettamente legati all’ingegneria è un trend in costante crescita che, tuttavia, ha bisogno di ulteriori studi di caratterizzazione specifica per poter trarre vantaggio dal design di tutti questi nuovi prodotti.