Non capita tutti i giorni di avere la possibilità di intervistare uno dei nostri clienti oltreoceano! Questo corrispondente non è altro che la prestigiosa California University of Technology (comunemente nota come CALTECH) rappresentata da due ricercatori, il Dr. Israel Kellersztein e la Prof.ssa Chiara Daraio del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Civile della Caltech. In questa intervista, parliamo con questi ricercatori della loro ricerca innovativa sull’uso della clorella come materiale da costruzione naturale. I ricercatori stanno esplorando le proprietà uniche delle microalghe per l’edilizia sostenibile, spinti dal desiderio di creare materiali ecologici.
Un aspetto fondamentale della loro ricerca è la purezza della clorellache è fondamentale per ottenere risultati coerenti e affidabili. Ecco perché hanno scelto Clorella eChlorial , rinomata per la sua eccezionale purezza, e la utilizzano da diversi anni. Questa scelta sottolinea l’importanza dei materiali di alta qualità nei progressi scientifici. In questa discussione, il Dr. Kellersztein e il Prof. Daraio condividono le loro motivazioni, i loro risultati e il potenziale futuro dei materiali a base di clorella nell’industria delle costruzioni. La loro ricerca è stata oggetto di una pubblicazione scientifica citata nelle fonti di questo articolo.
Come è nato l’interesse per lo studio della clorella per i materiali strutturali?
Il nostro interesse per lo studio della clorella come materiale naturale per applicazioni strutturali è nato dal desiderio di affrontare le problematiche ambientali e di esplorare soluzioni innovative e sostenibili per nuovi materiali da imballaggio e da costruzione che non facciano affidamento su polimeri sintetici.
Ci hanno incuriosito le caratteristiche distintive della clorella, tra cui il suo rapido tasso di crescita, la sua complessa composizione biochimica e la forma e le dimensioni delle sue cellule. La prospettiva di contribuire alla produzione di materiali ecologici ci ha spinto a studiare la clorella per applicazioni strutturali.
Cosa rende la clorella adatta all’uso nei materiali da costruzione?
Le cellule di clorella hanno diverse caratteristiche che le rendono un candidato ideale per le applicazioni strutturali. La clorella può essere coltivata in modo rapido e sostenibile, il che la rende una risorsa rinnovabile ed ecologica. Le cellule hanno un’ampia superficie grazie alle loro dimensioni ridotte e alla loro forma sferica, che è particolarmente importante per promuovere le interazioni con altri materiali durante la progettazione di compositi.
Una delle proprietà più importanti della clorella è la sua parete cellulare. Questo sottile strato esterno è responsabile di una serie di funzioni critiche, tra cui il supporto strutturale, la protezione e la permeabilità cellulare. Nel caso della clorella, la parete cellulare è ricca di cellulosa, un biopolimero molto rigido e resistente. La robusta parete cellulare a base di cellulosa fornisce la rigidità e la forza necessarie per una serie di applicazioni. Mantenere intatta la parete cellulare e conservare la forma sferica della clorella è essenziale per progettare materiali strutturali efficaci basati sulle cellule di clorella. Queste proprietà rendono la clorella un materiale promettente per la creazione di materiali strutturali forti, leggeri e durevoli.
Perché la purezza della clorella è importante per il suo utilizzo nei materiali strutturali?
La presenza di componenti aggiuntivi, o impurità, nella clorella può influire significativamente sulle sue proprietà, comprese le prestazioni meccaniche. Come scienziati e ingegneri, il nostro obiettivo è progettare materiali con proprietà meccaniche costanti. Nel caso dei materiali a base di clorella, puntiamo a produrre strutture che si comportino sempre allo stesso modo.
Per raggiungere questo obiettivo, la clorella deve essere il più pura possibile. In caso contrario, le proprietà del materiale finale saranno influenzate da contaminanti che potrebbero interagire debolmente con le cellule di clorella, dando luogo a discontinuità e difetti. La purezza della clorella è fondamentale perché garantisce l’affidabilità e la durata delle strutture ottenute, rendendole efficaci come materiali strutturali.
Quali sono i vantaggi dei materiali a base di clorella rispetto a quelli tradizionali?
I materiali polimerici sintetici, come il polietilene o il polipropilene, sono derivati da materie prime ottenute da combustibili fossili, in particolare petrolio o gas naturale. Questo processo di produzione consuma molta energia. Inoltre, i polimeri sintetici non sono biodegradabili, il che comporta un inquinamento ambientale quando vengono smaltiti, poiché rilasciano nell’ambiente sostanze chimiche e inquinanti nocive.
I polimeri biodegradabili, come l’acido polilattico, offrono un’alternativa, ma sono associati ad alti costi di estrazione e produzione. Inoltre, la coltivazione di piante naturali per estrarre i monomeri può comportare l’uso di fertilizzanti, con conseguente inquinamento e competizione per le risorse alimentari. La deforestazione, come nel caso del legno, contribuisce al riscaldamento globale aumentando la temperatura del suolo.
L’utilizzo della clorella come risorsa naturale per la progettazione di materiali presenta numerosi vantaggi. Aiuta a preservare l’ambiente, a conservare le risorse e a mitigare i cambiamenti climatici.
La clorella assorbe più anidride carbonica delle piante terrestri. Può crescere in una varietà di ambienti senza competere con i terreni agricoli.
Quali sfide state affrontando per sviluppare la clorella come materiale sostenibile?
Le microalghe sono da tempo oggetto di ricerca nelle scienze della vita, in quanto fungono da sistema modello per la comprensione dei meccanismi di proliferazione cellulare e delle attività fotosintetiche, tra le altre cose. Nel campo della scienza dei materiali le microalghe rappresentano una nuova classe di risorse per la progettazione di nuovi biomateriali con capacità strutturali.
Le cellule delle microalghe sono composte da una varietà di materiali, tra cui proteine, lipidi e polisaccaridi, che le rendono un sistema complesso. Inoltre, la morfologia e le caratteristiche della parete cellulare sono complesse e richiedono ulteriori ricerche per comprendere appieno come i materiali a base di clorella possano essere lavorati e migliorati.
Ciò comporta lo studio delle potenziali interazioni tra le cellule di clorella e i rinforzi naturali o sintetici, nonché la comprensione degli effetti dei diversi parametri di lavorazione, come pressione, temperatura o viscosità, nella progettazione di questi materiali.
Qual è il futuro della clorella nei settori dell’edilizia e dell’imballaggio e quali sono i passi che state compiendo per raggiungerlo?
Ci aspettiamo di vedere non solo la clorella, ma anche altri ceppi di microalghe coinvolti in una varietà di applicazioni, tra cui l’imballaggio e l’edilizia. Le ricerche preliminari indicano che le capacità meccaniche di questi materiali sono paragonabili a quelle di polimeri di base come il polipropilene o il polietilene. Inoltre, i materiali a base di alghe offrono il potenziale per diverse funzionalità oltre alle proprietà meccaniche, come l’isolamento termico o acustico.
Attualmente si stanno compiendo notevoli sforzi per sviluppare metodi di lavorazione, in particolare la stampa 3D, che offre un processo più sostenibile che consente la progettazione di forme più complesse. Inoltre, sono in corso ricerche sullo stampaggio a compressione della spirulina o delle alghe derivate dalle acque reflue.
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