I ricercatori dell'Università di Aalto hanno sviluppato un adesivo a base biologica che può sostituire gli adesivi contenenti formaldeide nelle costruzioni in legno. La principale materia prima del nuovo adesivo è la lignina, un componente strutturale del legno e un sottoprodotto dell'industria della cellulosa che viene solitamente bruciato dopo la lavorazione del legno. In alternativa alla formaldeide, la lignina offre un modo più sano e più rispettoso delle emissioni di carbonio per utilizzare il legno nelle costruzioni.
L'impronta di carbonio delle costruzioni in legno è significativamente inferiore a quella delle costruzioni in cemento e le costruzioni in legno sono spesso considerate migliori anche per la salute degli occupanti. Tuttavia, i pannelli in legno utilizzano ancora adesivi ricavati da materie prime fossili. Essi contengono formaldeide, che può essere dannosa per la salute, soprattutto per chi lavora nel processo di produzione degli adesivi. Anche le persone che vivono o visitano gli edifici possono essere esposte alla formaldeide tossica dei pannelli in legno.
La lignina, invece, proviene dal legno stesso. Essa lega tra loro la cellulosa e l'emicellulosa e conferisce al legno la sua struttura dura e resistente. La lignina rappresenta circa un quarto del peso del legno e viene prodotta in quantità enormi nell'industria della pasta di legno e dei bioprocessi. Solo il 2-5% della lignina prodotta viene utilizzata, mentre il resto viene bruciato nelle fabbriche per ottenere energia.
In precedenza, per utilizzare la lignina negli adesivi erano necessari lunghi pretrattamenti ad alta intensità chimica. L'adesivo sviluppato dai ricercatori dell'Università di Aalto può utilizzare lignina kraft purificata e la reazione chimica per produrre l'adesivo richiede pochi minuti invece di 10 ore. Non è necessario riscaldare ulteriormente la materia prima, riducendo così il consumo energetico. Gli unici sottoprodotti del processo sono il sale e l'idrossido di sodio, o liscivia.
Monika Österberg, docente presso la Scuola di Ingegneria Chimica dell'Università di Aalto, sottolinea che si tratta di uno sviluppo importante sia per l'ambiente che per l'industria.
"L'utilizzo della lignina come materiale può ridurre le emissioni di anidride carbonica e aumentare il valore di lavorazione delle foreste. Per questo motivo la ricerca sulla lignina è una priorità importante per noi dell'Università di Aalto".
Il dottorando Alexander Henn spiega che i pannelli di legno incollato, come il compensato e il truciolato, sono sempre più utilizzati per pareti, soffitti e pavimenti.
"Pertanto, è importante superare gli svantaggi degli adesivi per pannelli a base di legno e sviluppare la nuova innovazione in un prodotto commerciale. Ciò consentirebbe di passare a un maggior numero di costruzioni a base di legno, poiché un adesivo forte e resistente al calore realizzato con materiali naturali rende l'edilizia veramente ecologica e sicura."
L'innovazione rappresenta un importante passo avanti per l'industria forestale e dei collanti, poiché il contenuto di lignina dei precedenti adesivi era relativamente basso (circa il 20-50%), mentre la nuova innovazione dell'Università di Aalto ha un contenuto di lignina superiore al 90%. L'adesivo è forte e non tossico e protegge le superfici dal fuoco, per cui può essere utilizzato anche come ritardante di fiamma.
Secondo i ricercatori, la lignina può essere utilizzata anche come materia prima per applicazioni come i rivestimenti e i compositi. Il lavoro di ricerca continuerà in laboratorio e probabilmente verranno esplorate varie opportunità di commercializzazione in collaborazione con LignoSphere Oy, uno spin-off dell'Università di Aalto.
La ricerca è stata pubblicata nell'agosto 2022 sulla rivista Green Chemistry.
"Un adesivo forte e resistente al calore rende le costruzioni in legno veramente ecologiche e sicure", afferma il dottorando Alexander Henn.