Legno modificato e altre ricerche

Quelle sul legno modificato sono ricerche che stanno aprendo nuove opportunità applicative nell’ambito del legno e dei suoi prodotti derivati. Alle sempre più interessanti migliorie che si apportano a compositi e multistrati sia sotto il profilo tecnico sia sotto quello dell’impatto ambientale, si affiancano esperimenti innovativi che manipolano il legno e i suoi derivati per avvicinarsi a performance fisico-meccaniche altissime, impensabili fino a pochi anni fa.
Così, dalla biomimesi fino ai processi termici e chimici, sono molte le strade che la ricerca tecnologica e il design stanno esplorando per ottenere materiali destinati ad utilizzi molto specifici.
Facciamo il punto sulle ricerche in corso – e su quelle da aspettarci nel prossimo futuro – insieme a Marco Fioravanti, docente di Tecnologia del legno presso l’Università degli Studi di Firenze e presidente del corso di laurea professionalizzante in Tecnologie e Trasformazioni avanzate per il settore Legno Arredo Edilizia (TEMA Legno) presso la stessa università.

“Il problema del legno è che questa risorsa sta diventando una risposta a molte esigenze e il rischio è che non ce ne sarà abbastanza per soddisfare tutte le potenziali applicazioni. La circolarità diventerà quindi centrale, non solo attraverso il riciclo ma anche mediante il riuso, acquisendo sempre più importanza nel discorso attorno ai materiali che interessano i comparti dell’arredo e edilizia.” In una prospettiva di sostenibilità, il ruolo che i materiali sono chiamati a svolgere nel settore dell’arredo – e il legno in particolar modo visto che è un materiale storicamente utilizzato per moltissimi impieghi – sono principalmente due: da un lato la capacità di sostituzione di materiali a maggiore impatto ambientale con altri di provenienza diversa e, dall’altro, la facilità con cui si possono attivare percorsi di riciclo con il fine di creare delle materie seconde che rimangano all’interno del sistema per soddisfare la domanda di prodotti.

“Nel settore dell’arredo il legno stava perdendo quote di mercato rispetto al passato perché negli anni le aziende sono state più attratte da altri materiali innovativi – tant’è che anche all’interno del corso di laurea abbiamo introdotto anche un insegnamento di ingegneria dei materiali non legnosi. Tuttavia, con il crescere dell’importanza degli aspetti legati alla sostenibilità, il legno è ritornato centrale nel discorso perché quando le aziende intendono fare delle scelte in questa direzione, allora le risposte cominciano ad essere in qualche modo obbligate.”

Leggi anche Nuovi materiali per il design

Il percorso verso la sostenibilità dei prodotti e dei processi richiede di essere supportato da percorsi di ricerca e di trasferimento tecnologico che al momento stentano a decollare, racconta Fioravanti, spiegando che il mondo delle aziende e quello della ricerca in Italia si parlano ancora poco rispetto a quanto accade in altri paesi, dove invece i centri di ricerca sono punti di riferimento per le aziende, con le quali si fa insieme innovazione e sperimentazione. E in Europa la ricerca sui materiali bio-ispirati e di origine legnosa sta andando avanti: “a metà aprile abbiamo ospitato proprio a Firenze quella che era ormai la 22esima conferenza europea biennale sul legno modificato, che ha visto 160 partecipanti e 110 relazioni presentate.”

“Nell’ambito del settore, quello del legno modificato è uno dei grandi temi che riguardano lo sviluppo di nuovi materiali, a partire dalle modificazioni più semplici quali i trattamenti fisico-chimici per migliorare alcune proprietà del legno che sono ben conosciuti e già diffusamente applicati: il più banale è la densificazione, mentre diverso è il termotrattamento, su cui in parte si sta ancora lavorando – legno, ovvero, che cambia le sue proprietà in seguito all’esposizione ad alte temperature e che è un modo per migliorare la durabilità naturale del legno, di quelle specie che ovviamente non ne hanno.” Anche se la strategia migliore, spiega, rimane quella di saper scegliere la specie giusta per l’utilizzo giusto, per sfruttare al meglio le potenzialità tecnologiche espresse da ciascuna essenza.
“Poi, sempre su massello, c’è la famiglia dei trattamenti chimici. Tra questi il più famoso è quello che dà vita all’Accoya, legno modificato per acetilazione, ideato e brevettato nei Paesi Bassi a metà degli anni ‘80. È un legno stabilissimo dimensionalmente, che non è alterabile dai funghi, e che è particolarmente adatto agli impieghi in contesti ambientali critici.”

“Le modificazioni del legno meno conosciute vanno invece per certi aspetti a intersecarsi con le nuove tecnologie di produzione, quindi con le tecnologie additive. Un filone molto ampio di ricerca è quello sulla lignina” – la lignina è uno dei polimeri che, insieme alla cellulosa ed alle emicellulose, costituisce le pareti cellulari del legno e si tratta di un polimero molto scuro, prodotto di scarto dell’industria cartaria.
“La lignina, essendo un polimero termoplastico, si presta molto bene ad essere lavorata per estrusione: scaldandola cambia stato, diventa viscosa per il tempo che serve per stampare e poi, raffreddando, solidifica e mantiene la stesse proprietà che la caratterizza all’interno delle pareti cellulari del legno”.

“Poi c’è il filone di ricerca legato alle nano-tecnologie: qui viceversa si può recuperare la cellulosa che è dentro la struttura del legno, che viene estratta, talvolta viene ulteriormente frammentata, e poi riassemblata per dare vita a strutture che possono essere ulteriormente riprogettate.” Quindi si sfruttano le caratteristiche intrinseche di questo polimero, come la grandissima resistenza a trazione longitudinale, per ottenere dei prodotti con altissime prestazioni. “Se quei pezzettini di cellulosa riesco a riassemblarli e riorientarli, posso ottenere strati sottili che nobilitano e aumentano, per esempio, la resistenza e la durezza delle superfici. Queste cellulose possono anche essere trattate prima di essere riassemblate, per cui si può dare loro resistenza al fuoco, ridurre la loro igroscopicità o altro. Si ottengono delle sorte di strati funzionalizzati. Su questo tema abbiamo avviato una linea di ricerca con un gruppo interdisciplinare dell’Università di Firenze nell’ambito del PNRR – paternariato esteso Made in Italy Circolare e Sostenibile. All’interno di questo progetto di ricerca lavoriamo proprio su queste cose, dalla funzionalizzazione delle fibre, alla funzionalizzazione delle nanostrutture per creare dei prodotti innovativi.“

“Interessanti linee di tendenza nella ricerca a livello ultrastrutturale riguarda lo sviluppo di tecniche con le quali si alleggerisce la struttura del legno lasciando integro solo lo scheletro, che si prova poi a riempire nuovamente con altre sostanze, altri polimeri, che lo rendono un materiale diverso con proprietà diverse. Queste tecniche consentono, per esempio, di recuperare la super resistenza che ha la cellulosa – un polimero che non siamo mai stati capaci di progettare e di costruire – e di integrarla con altri materiali rendendola compatibile. Si tratta comunque di tecniche ancora pionieristiche.” In questa famiglia di nuovi materiali di ricerca rientra per esempio il legno trasparente – ottenuto tramite alterazioni foto-chimiche – a cui la ricerca lavora insieme a molte aziende e che in un futuro prossimo avrà molteplici applicazioni sia nell’edilizia sia nell’arredamento.