Materiali compositi: l'equilibrio tra prestazioni e sostenibilità

Sostenibilità dei materiali compositi: l'incontro con Ben Drogt, consulente e membro del Comitato per la Sostenibilità dell'EuCIA

M.M. ha avuto l'opportunità di incontrare Ben Drogt durante il corso di alta formazione sui compositi in ingegneria strutturale organizzato dalla Delft University of Technology (TU Delft). Drogt ha presentato interessanti lecture sulla sostenibilità dei materiali compositi, argomento rilevante discusso sempre di più a livello internazionale.

Emanuel Morandini (CEO M.M. Srl): "Il futuro dei materiali compositi come la vetroresina è estremamente promettente. Ma quanto sono sostenibili i materiali compositi?"

Ben Drogt: "Permettetemi di trasformare questa domanda in una dichiarazione: il futuro dei materiali compositi è estremamente promettente perché i compositi sono sostenibili! Ovviamente sorge spontanea la domanda: cosa significa sostenibilità? Io la definisco come il minimo impatto sul nostro pianeta e sulle persone che ci vivono, con l'ambizione di puntare all’impatto zero. L'impatto di un composito è determinato dalle 3 fasi principali del suo ciclo di vita: la fase di produzione, la fase di utilizzo e la fase di fine utilizzo. In ciascuna di queste fasi, un prodotto realizzato in materiale composito ha un impatto."

"La scelta delle materie prime e del processo determinano l'impatto nella fase di produzione"

Emanuel Morandini (CEO M.M. Srl): "Quali sono gli aspetti essenziali da considerare nella fase di produzione di un manufatto in composito che ne determinano l'impatto ambientale?"

Ben Drogt: "Nella fase di produzione, la scelta delle materie prime (resina, fibre, riempitivi, ecc.) e il processo di produzione determinano l'impatto della parte realizzata in composito: l'impatto di una fibra di lino sarà inferiore a quello di una fibra di carbonio per chilogrammo, ma molto probabilmente saranno necessari meno chilogrammi di fibra di carbonio rispetto alla fibra di lino per ottenere le stesse prestazioni del prodotto. Ne deriva che è importante confrontare l'impatto dei materiali a parità di funzionalità del manufatto. L’Eco Impact Calculator for Composites dell'EuCIA è uno strumento utile per stimare l'impatto di un composito nella fase di produzione."

"La scelta dei materiali influenza anche l'impatto in fase di utilizzo"

Emanuel Morandini (CEO M.M. Srl): "Ma come influisce la scelta delle materie prime sulla sostenibilità di un prodotto composito durante il suo utilizzo?"

Ben Drogt: "La scelta dei materiali influenza anche l'impatto di un prodotto in composito nella fase di utilizzo: una parte più leggera di un aereo ridurrà il consumo di carburante di quell'aereo, una parte realizzata con un materiale molto resistente ha una durata superiore e quindi un impatto inferiore per anno (e ancora di più se richiede poca o nessuna manutenzione). I compositi ottengono ottimi risultati su aspetti quali leggerezza, elevata durabilità e bassa manutenzione, e consentono di progettare manufatti che avranno un minor impatto nella fase di utilizzo."

"Un altro esempio può essere l'uso di strutture o passerelle in vetroresina PRFV (Polimeri Rinforzati con Fibra di Vetro) in ambienti aggressivi come l'industria chimica o nelle zone salmastre: la stessa struttura realizzata in acciaio, ad esempio, è soggetta a corrosione e deve essere sostituita dopo pochi anni, mentre una realizzata in vetroresina è molto più resistente e non è soggetta a corrosione."



Per i compositi non si parla di "fine vita", ma di  "fine utilizzo"

Emanuel Morandini (CEO M.M. Srl): "E per quanto riguarda la fase di fine utilizzo, come si gestiscono i compositi quando hanno esaurito il loro scopo?"

Ben Drogt: "Grazie all’elevata durabilità dei compositi, i manufatti e il materiale con cui sono realizzati conservano ancora buone e utili proprietà nella fase di fine utilizzo, anche quando la struttura per cui sono stati utilizzati termina di svolgere la propria funzione. Pertanto, direi che per i compositi non dobbiamo parlare di "fine vita", ma piuttosto di "fine utilizzo". I compositi termoplastici possono essere riutilizzati, tramite rifusione, in nuovi prodotti che conservano ancora (in parte) le proprietà originali dei materiali compositi. I compositi termoindurenti richiedono altre tecnologie per mantenere (in parte) le proprietà. Ad esempio, il riutilizzo di una pala di turbina eolica in materiale composito in un'altra struttura portante come un ponte è possibile ed è dimostrato da progetti pilota."

Ben Drogt continua affermando: "Ci sono anche nuovi sviluppi per riutilizzare i materiali compositi in nuovi prodotti, riducendo le dimensioni del materiale ma mantenendone parte delle proprietà. La Windesheim University of Applied Science di Zwolle (NL) ha sviluppato una tecnologia per il riutilizzo dei rifiuti in composito in tavole e travi portanti per la protezione delle sponde dell'acqua (in sostituzione al legno massiccio tropicale). Attualmente è nella fase di scaling up per riuscire a lavorare una quantità sostanziale di materiale composito a fine utilizzo nel prossimo futuro."

"Per quanto riguarda l'attuale flusso di fine utilizzo, il co-processing dei compositi nella produzione di cemento è un'opzione economica e ambientale fattibile per il riutilizzo dei compositi termoindurenti rinforzati con fibra di vetro dopo la fase di utilizzo. La fibra di vetro e la resina dei compositi sono utilizzate al 100% nel forno del cemento, sostituendo quindi materie prime vergini ed energia. Sebbene le proprietà originali dei compositi non vengano riutilizzate in questo processo, si riduce notevolmente l'impatto della produzione di cemento e il materiale composito viene completamente riutilizzato in una nuova applicazione."

I materiali compositi contribuiscono a una società più sostenibile

Emanuel Morandini (CEO M.M. Srl): "Mi sento di aggiungere, in qualità di CEO della M.M., che in un’ottica di economia circolare anche la rigenerazione del prodotto è una strada percorribile. M.M. da anni persegue un’attenta politica di recupero degli sfridi di produzione per il loro riutilizzo in altre applicazioni."

"Inoltre, visto che i grigliati in vetroresina hanno dimostrato un’ottima durabilità come certificato dallo ZAG (Istituto per l'edilizia della Slovenia) di Lubiana che ha verificato che le prestazioni meccaniche dei nostri grigliati non hanno subito modifiche significative dopo 20 anni dalla messa in opera, M.M. propone un servizio di rigenerazione della finitura antisdrucciolo e di riverniciatura al fine di migliorare non solo l’aspetto, ma anche le prestazioni degli stessi, con costi di intervento limitati. Alla luce di tutto questo, direbbe che i compositi sono sostenibili?"

Ben Drogt: "Certo, i materiali compositi contribuiscono a una società più sostenibile. Soprattutto nella fase di utilizzo i compositi hanno un ruolo positivo, ma il livello di impatto dipende dalle scelte fatte nella fase di produzione e dalla capacità di riutilizzare i compositi nella fase di fine utilizzo. Tutte e tre le fasi devono quindi essere ugualmente considerate quando si progetta e si produce un manufatto in composito."