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Ricercatori europei studiano la cellulosa di canapa per l'uso in gel ad alta tecnologia

fibra di canapa

Gli aerogel prodotti dalla cellulosa estratta dalla canapa sono efficaci quanto quelli ottenuti dalla cellulosa industriale

Ricercatori tedeschi e francesi stanno studiando nuovi modi per estrarre la cellulosa dalle fibre di canapa usate per produrre aerogel, materiali ad alta tecnologia che hanno una vasta gamma di usi industriali

immagine al microscopio elettronico a scansione di una perla di aerogel dalla superficie esterna ed interna di cellulosa estratta dalla canapa
Il microscopio elettronico a scansione cattura una perla di aerogel dalla cellulosa estratta dalla canapa. (Centro aerospaziale tedesco)

Mentre gli aerogel sono stati storicamente realizzati con materiali inorganici altamente inquinanti come silice o allumina, la ricerca mira a far progredire il loro sviluppo da polimeri organici e carbonio più rispettosi dell'ambiente.

"Questo apre la porta all'utilizzo di fibre di canapa usate come principale fonte di cellulosa per questi materiali, che possono essere estratte in condizioni miti, utilizzando reagenti economici e sicuri", ha affermato dichiarato Diogo Costa, membro del programma di dottorato industriale europeo Marie Skłodowska-Curie, che sta ricercando questo materiale come parte del suo più ampio studio sulle economie circolari e biobased.

La ricerca di Costa è finanziata da una sovvenzione del Biobased Value Circle (BVC), un consorzio composto da quattro università europee, un istituto di ricerca e nove aziende europee.
Cosa sono gli aerogel?

Inventati negli anni '1930, gli aerogel, il cui contenuto liquido è sostituito dall'aria, hanno ricevuto crescente attenzione negli ultimi 20 anni per la loro applicazione agli elettrodi di supercondensatori, ultracondensatori, batterie e dissalazione, come materiale isolante per alte temperature e come catalizzatore per nanotubi di carbonio e altri materiali. Forte ma poroso, il materiale offre il principale vantaggio di una bassa conduttività termica, il trasferimento di calore.

La NASA utilizza aerogel per l'isolamento di veicoli di lancio e navette, apparecchiature di supporto vitale, banchi di prova per motori a razzo e per l'isolamento di mani e piedi degli astronauti. Le applicazioni commerciali includono l'isolamento dei tubi, l'edilizia, gli apparecchi e le apparecchiature di refrigerazione e le automobili, nonché le applicazioni di consumo, come l'abbigliamento.

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La ricerca finora ha dimostrato che gli aerogel a base di cellulosa estratta dalla canapa sotto forma di perline, fogli e monoliti cilindrici sono efficaci quanto quelli prodotti dalla cellulosa industriale commerciale, secondo Costa.

da sinistra a destra foglio di perline di aerogel di cellulosa e monolite
(Da sinistra a destra) Perla, foglio e monolito di aerogel di cellulosa. (Centro aerospaziale tedesco)

La cellulosa, che costituisce dal 65 al 75 percento della composizione biochimica delle fibre di canapa, è di particolare interesse per la sua abbondanza, biocompatibilità e perché può essere ottenuta dai rifiuti, ha affermato Costa.

"Questa nuova serie di materiali aprirà nuove opportunità di crescita per le imprese basate sulla canapa e potrà creare nuovi e migliori posti di lavoro nelle comunità rurali, offrendo al contempo i ben noti benefici ambientali della canapa", ha affermato. “Gli aerogel diventeranno un mercato sempre più ampio e interessante in cui l'industria della canapa potrà partecipare, dai produttori che vogliono trarre profitto dai propri rifiuti, a nuovi settori, nuove aziende e investitori. »

Secondo il ricercatore Future Market Insights di New York, il mercato dell'aerogel vale circa 1 miliardo di dollari e si prevede che crescerà del 17% all'anno fino al 2030.

La ricerca del Dr. Costa, incentrata sullo sviluppo del prodotto e sulle considerazioni sulla catena di approvvigionamento, è condotta in collaborazione con il Centro aerospaziale tedesco (DLR) di Colonia, che sviluppa materiali per sostituire gli attuali isolanti termici a base di petrolio, e con la giovane azienda KEEY Aerogel, con sede ad Habsheim, in Francia, entrambi membri del consorzio BVC.

Oltre a esplorare il potenziale delle fibre di canapa di bassa qualità derivanti dalla lavorazione degli steli come base per la nuova classe di aerogel non inquinanti a base biologica, il Sig. Costa sta anche esplorando come aumentare la produzione e portare questi prodotti sul mercato, che, dice, è una grande sfida.

"I metodi attuali per lo sviluppo di aerogel a base di cellulosa di canapa richiedono ancora molto tempo", ha affermato Costa. "Il loro ridimensionamento deve essere ottimizzato e devono essere presi in considerazione molti altri fattori, tra cui la resistenza all'umidità, l'attività microbica e la combustione", ha aggiunto.

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L'alleggerimento delle catene di approvvigionamento e la riduzione della dipendenza dalle materie prime importate dall'estero sono le principali sfide affrontate nelle politiche europee più ampie volte a promuovere modelli di business circolari e biologici, il contesto più ampio della ricerca di Costa.

Con l'UE che designa la canapa come "coltivazione essenziale" nell'ambito della politica agricola comune (PAC) dell'Unione e visti gli ambiziosi obiettivi ambientali rappresentati dal "Green Deal europeo", il progetto di Costa si inserisce perfettamente nella strategia dell'Unione per sviluppare queste alternative economiche Modelli.

"La valorizzazione di colture come canapa, lino, mais e grano, nonché dei rispettivi residui, è una delle principali alternative oggetto di ricerca nell'UE", ha affermato Costa.

Nell'ambito del Green Deal europeo e della strategia europea per la bioeconomia, l'UE dovrebbe aggiornare la legislazione e le etichette dedicate ai prodotti a base biologica e lanciare una piattaforma circolare di investimento tematico di 100 milioni di euro, tra le altre attività volte a mobilitare le parti interessate che rappresentano il mondo accademico, l'industria e la società, osservò il sig. Costa.

Inoltre, l'UE ha investito 3,7 miliardi di euro in progetti di ricerca e innovazione nel campo della bioeconomia negli ultimi sette anni e si prevede che questo investimento aumenterà a 10 miliardi di euro entro il 2030 in Orizzonte Europa, un programma chiave di finanziamento della ricerca e dell'innovazione che mira a affrontare le sfide climatiche.

Le aziende che partecipano al consorzio Biobased Value Circle assumono o ospitano dottorandi per stage a lungo termine nell'ambito di un programma per formare una nuova generazione di ricercatori per supportare lo sviluppo di prodotti biobased innovativi che possono portare a economie più sostenibili.


tag: biotecnologiaRicerca
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