Rebecca Manzi È stato creato un vetro che riduce le emissioni carboniche, è 10 volte più resistente alle crepe ed è molto più leggero e sottile
@Adrienne Berard/Penn State
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In tutto il mondo, la produzione di vetro emette ogni anno almeno 86 milioni di tonnellate di anidride carbonica. Tuttavia un nuovo tipo di vetro promette di dimezzare questa impronta di carbonio. L’invenzione, chiamata LionGlass e progettata dai ricercatori della Penn State, richiede una quantità di energia significativamente inferiore per la produzione ed è molto più resistente ai danni rispetto al vetro silicato sodo-calcico standard.
Il team di ricerca ha recentemente depositato una domanda di brevetto come primo passo per portare il prodotto sul mercato. John Mauro, Dorothy Pate Enright Professor di Scienza dei Materiali e Ingegneria alla Penn State e ricercatore principale del progetto, ha spiegato:
Il nostro obiettivo è rendere la produzione del vetro sostenibile a lungo termine. LionGlass elimina l’uso di materiali contenenti carbonio e abbassa significativamente la temperatura di fusione del vetro.
Con LionGlass, le temperature di fusione si abbassano notevolmente
Il vetro di silicato sodo-calcico, il vetro comunemente usato negli oggetti di uso quotidiano, dalle finestre alle stoviglie in vetro, si ottiene fondendo tre materiali primari: sabbia di quarzo, soda e calcare.
La soda è carbonato di sodio e il calcare è carbonato di calcio, entrambi rilasciano anidride carbonica (CO2), un gas serra che trattiene il calore, quando vengono fusi. Durante il processo di fusione del vetro, infatti, i carbonati si decompongono in ossidi e producono anidride carbonica, che viene rilasciata nell’atmosfera.
Ma la maggior parte delle emissioni di CO2 proviene dall’energia richiesta per riscaldare i forni alle alte temperature necessarie per la fusione del vetro. Con LionGlass, le temperature di fusione si abbassano di circa 300-400 gradi Celsius, il che porta a una riduzione del consumo energetico di circa il 30% rispetto al vetro sodo-calcico tradizionale.
Il LionGlass è almeno 10 volte più resistente alle crepe
Non solo il LionGlass è più rispettoso dell’ambiente, ma è anche molto più resistente del vetro convenzionale. I ricercatori hanno dichiarato di essere rimasti sorpresi nel constatare che il nuovo vetro, che prende il nome dalla mascotte Nittany Lion della Penn State, possiede una resistenza alle crepe significativamente superiore rispetto al vetro convenzionale.
Alcune composizioni di vetro del team avevano una resistenza alle crepe così forte che il vetro non si rompeva nemmeno sotto un carico di un chilogrammo di forza da un penetratore di diamante Vickers. Il LionGlass è almeno 10 volte più resistente alle crepe rispetto al vetro sodo-calcico standard, che forma crepe sotto un carico di circa 0,1 chilogrammi.
I limiti del LionGlass non sono ancora stati trovati, perché i ricercatori hanno raggiunto il carico massimo consentito dall’apparecchiatura di indentazione. Nick Clark, borsista nel laboratorio di Mauro, ha illustrato:
Abbiamo continuato ad aumentare il peso su LionGlass fino a raggiungere il carico massimo consentito dall’apparecchiatura. Semplicemente non si rompeva.
Mauro ha fatto sapere che la resistenza alle crepe è una delle qualità più importanti da testare nel vetro, perché è il modo in cui il materiale finisce per cedere. Con il tempo, il vetro sviluppa microfratture lungo la superficie, che diventano punti deboli. Quando un pezzo di vetro si rompe, è a causa delle debolezze causate dalle microfessure esistenti. Un vetro resistente alla formazione di microfessure è particolarmente prezioso:
La resistenza ai danni è una proprietà particolarmente importante per il vetro. Pensate a tutti i modi in cui ci affidiamo alla resistenza del vetro, nell’industria automobilistica e in quella elettronica, nell’architettura e nelle tecnologie di comunicazione come i cavi a fibre ottiche. Anche nel settore sanitario, i vaccini sono conservati in confezioni di vetro robuste e chimicamente resistenti.
Il vetro potrebbe essere molto più leggero e dunque ancora più rispettoso per l’ambiente
Mauro spera che la maggiore resistenza di LionGlass significhi che i prodotti creati con esso possano essere più leggeri. Poiché LionGlass è 10 volte più resistente ai danni rispetto al vetro attuale, potrebbe essere significativamente più sottile.
Dovremmo essere in grado di ridurre lo spessore e ottenere lo stesso livello di resistenza ai danni. Se avremo un prodotto più leggero, sarà ancora meglio per l’ambiente, perché utilizzeremo meno materie prime e avremo bisogno di meno energia per produrlo. Anche a valle, per il trasporto, si riduce l’energia necessaria per trasportare il vetro, quindi è una situazione vincente per tutti.
Mauro ha fatto notare che il team di ricerca sta ancora valutando il potenziale di LionGlass. Hanno depositato una domanda di brevetto per l’intera famiglia di vetri, il che significa che ci sono molte composizioni all’interno della famiglia LionGlass, ognuna con le proprie proprietà distinte e potenziali applicazioni.
Ora stanno esponendo varie composizioni di LionGlass a una serie di ambienti chimici per studiarne le reazioni. I risultati aiuteranno il team a sviluppare una migliore comprensione di come il LionGlass possa essere utilizzato in tutto il mondo.
Ci troviamo in un momento in cui abbiamo bisogno del vetro per contribuire a plasmare il futuro, poiché dobbiamo affrontare sfide globali come le questioni ambientali, le energie rinnovabili, l’efficienza energetica, l’assistenza sanitaria e lo sviluppo urbano. Il vetro può svolgere un ruolo fondamentale nella soluzione di questi problemi e noi siamo pronti a dare il nostro contributo.
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Fonte: Penn State University
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