Development and Characterization of Formaldehyde-free Particleboards using Detarium senegalense seed powder as an environmentally friendly Bio-binder.
Questo studio dimostra che la polvere di semi di Detarium senegalense funge da efficace legante biologico privo di formaldeide per la produzione di pannelli truciolari sostenibili, con una formulazione al 30% di contenuto di legante che offre le proprietà meccaniche e fisiche più promettenti.
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I compositi del legno sono un elemento fondamentale dell'edilizia moderna, presenti in tutto, dai mobili della cucina ai pavimenti. Tradizionalmente, questi materiali vengono realizzati incollando insieme trucioli di legno o segatura utilizzando resine sintetiche. Una delle colle più comuni si basa su una sostanza chimica chiamata formaldeide. Sebbene sia efficace nel tenere unito il legno, la formaldeide è un noto cancerogeno che continua a rilasciare vapori molto tempo dopo che il pannello è stato installato, ponendo rischi per la salute e creando problemi ambientali difficili da gestire quando il prodotto raggiunge la fine del suo ciclo di vita. Mentre il mondo cerca di allontanarsi dai materiali a base di combustibili fossili e dalle sostanze chimiche tossiche, gli scienziati cercano alternative che siano sicure, rinnovabili e capaci di legare il legno senza la necessità di sostanze sintetiche aggressive. La sfida consiste nel trovare una sostanza naturale che sia abbondante, economica e abbastanza forte da tenere insieme le particelle di legno, anche quando esposte all'umidità.
In uno studio recente, i ricercatori hanno esplorato una potenziale soluzione nascosta nei semi di un albero tropicale noto come Detarium senegalense. Questo albero, nativo di parti dell'Africa, produce semi che vengono spesso lavorati per estrarre l'olio. La polvere residua derivante dall'estrazione di questo olio, che viene solitamente scartata, contiene gomme, proteine e zuccheri naturali. Il team, guidato da Abubakar Sadiq Imam e colleghi della Sharda University e dell'Università di Maiduguri, si è posto una domanda semplice: questa polvere di scarto potrebbe agire come una colla per produrre pannelli truciolati privi di formaldeide? Si sono posti l'obiettivo di testare se questa risorsa sottoutilizzata potesse sostituire le tossiche resine sintetiche, trasformando un sottoprodotto dell'industria alimentare in un materiale edilizio.
Per trovare la risposta, i ricercatori hanno mescolato la segatura con la polvere di semi macinata in quantità variabili. Hanno creato tre diversi tipi di pannelli: uno in cui la polvere di semi costituiva il 10 percento del mix, un altro con il 20 percento e un terzo con il 30 percento. Hanno utilizzato un metodo a bassa energia, pressando le miscele con una macchina idraulica a temperatura ambiente e lasciandole poi asciugare, invece di utilizzare calore o pressione elevati. Prima di testare i pannelli, hanno analizzato la polvere di semi stessa utilizzando una tecnica che identifica i componenti chimici di una sostanza. L'analisi ha confermato che la polvere è ricca di specifici gruppi chimici presenti nelle proteine naturali e negli zuccheri vegetali. Questi gruppi sono noti per essere appiccicosi e capaci di formare legami, il che suggeriva che la polvere avesse la giusta chimica per agire come un adesivo.
I risultati dei test fisici hanno rivelato un modello chiaro. I pannelli realizzati con la minore quantità di polvere di semi, ovvero il mix al 10 percento, si sono semplicemente sfaldati quando sono stati posti in acqua. La colla non era abbastanza forte da tenere unite le particelle di legno contro l'umidità. Tuttavia, man mano che i ricercatori aumentavano la quantità di polvere di semi, i pannelli diventavano significativamente più forti e resistenti all'acqua. I pannelli con il 30 percento di polvere di semi sono stati i più efficaci. Hanno assorbito la minor quantità di acqua rispetto agli altri gruppi e hanno mantenuto molto meglio la loro forma. Questo miglioramento è avvenuto perché la maggiore quantità di polvere ha rivestito più accuratamente le particelle di segatura, riempiendo gli spazi e creando una struttura più compatta e continua che l'acqua non poteva penetrare facilmente.
Quando il team ha testato quanto peso potevano sopportare i pannelli, i risultati hanno rispecchiato i risultati della resistenza all'acqua. I pannelli con il 30 percento di polvere di semi erano i più forti, capaci di sopportare la maggiore forza di flessione prima di rompersi. Erano anche i più rigidi, il che significa che non si flettevano facilmente sotto pressione. I ricercatori hanno utilizzato un potente microscopio per osservare l'interno dei pannelli rotti e hanno visto esattamente perché questo accadeva. Nei pannelli più deboli, c'erano grandi spazi tra le particelle di legno e la colla non le copriva bene. Nei pannelli più forti, la polvere di semi formava uno strato solido e continuo che avvolgeva strettamente ogni pezzetto di segatura, creando un materiale unificato. Sebbene i pannelli al 30 percento mostrassero alcune piccole crepe dove la colla si era accumulata in grumi, erano comunque di gran lunga superiori alle altre miscele.
Lo studio conclude che la polvere di semi di Detarium senegalense è un'alternativa sostenibile e rinnovabile alle colle sintetiche tossiche per la produzione di pannelli truciolati. La migliore prestazione è stata ottenuta utilizzando un'alta concentrazione di polvere, nello specifico il 30 percento del peso totale del pannello. Questa formulazione ha prodotto un materiale denso, forte e significativamente più resistente all'acqua rispetto alle versioni con meno colla. Tuttavia, i ricercatori hanno osservato che anche i pannelli migliori assorbivano una quantità considerevole di acqua, suggerendo che, sebbene la polvere di semi sia una base promettente, potrebbe necessitare di ulteriori trattamenti per diventare completamente impermeabile per tutte le applicazioni edilizie. Questo lavoro dimostra che gli scarti dell'agricoltura tropicale possono essere trasformati in preziosi materiali edili privi di formaldeide, offrendo una strada verso un'economia più sostenibile e circolare dove nulla va sprecato.
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