I residui delle lavorazioni agro-industriali sono rifiuti solidi altamente abbondanti che rappresentano una fonte promettente di riempitivi alternativi. Inoltre, il carattere rinnovabile di questi residui potrebbe non solo migliorare la sostenibilità dei prodotti in gomma naturale ma anche conferire un valore aggiunto a questi materiali di scarto.
I riempitivi ottenuti dagli scarti agro-industriali, vale a dire, gusci d'uovo, ceneri volanti, bucce di pomodoro da industria e bagassa di guayule, sono stati utilizzati per la fabbricazione di materiali compositi con gomma naturale sia di hevea sia di guayule. Lo spiega la Dr Cindy Sofia Barrera Martinez della Ohio State University, precisando: "Gli effetti di quantità, tipo e dimensione delle particelle del riempitivo, a seconda del rifiuto organico di provenienza, sono stati valutati sul consumo di energia durante la miscelazione dei composti di gomma e sulle proprietà meccaniche di compressione degli stampi".
"I riempitivi derivati dai rifiuti agro-industriali sono stati utilizzati in sostituzione parziale e completa del nero di carbonio derivato dal petrolio che è il riempitivo industriale di rinforzo di riferimento. Risultati significativi sono emersi con il rinforzo delle mescole di hevea e guayule ottenuto con la maggior parte di riempitivi derivati dai rifiuti utilizzati, in particolare con i materiali compositi contenenti le micro e nano particelle di gusci d'uovo e buccia di pomodoro - dice la Martinez - Questo risultato può essere attribuito a diversi fattori legati alle caratteristiche di riempimento inclusa la struttura, dimensioni, densità apparente, alcalinità e attività di superficie delle particelle".
L'introduzione di sistemi di co-riempimento, in questo caso il nero di carbone con vari materiali derivati da rifiuti a bassi carichi, ha generato materiali con proprietà meccaniche superiori o simili a quelli dei compositi realizzati unicamente con il nero di carbone. Questo rinforzo può riflettere un effetto combinato di rinforzo sinergico delle particelle di nero di carbone, che possiedono una forte interazione polimero-riempitvo, con la formazione di una struttura unica tra la gomma e materiali derivati da rifiuti.
Questo effetto è più pronunciato nella gomma di guayule che di hevea, come risultato delle differenze nella struttura e composizione della gomma tra queste due matrici in gomma naturale. Queste differenze influenzano il rafforzamento globale realizzato con i riempitivi derivati dai rifiuti agro-industriali. Questi risultati potrebbero rafforzare gli sforzi di commercializzazione in corso dei prodotti a base di guayule. Combinazioni insolite di proprietà meccaniche sono state raggiunte con entrambi i tipi di gomma naturale.
"La ricerca ha mostrato che i riempitivi caratterizzati da micro dimensioni sono efficaci riempitivi rinforzanti - conclude Barrera Martinez - e i micro-riempitivi possono essere prodotti ad un costo molto inferiore rispetto alle loro versioni di dimensioni nanometriche".
Fonte: Cindy Sofia Barrera Martinez , 2016, PhD Dissertation on 'Novel Renewable Materials from Natural Rubber and Agro-Industrial Residues', Ohio State University (USA).