I poliuretani (PUR) sono onnipresenti nella nostra vita quotidiana: dai mobili imbottiti ai materiali isolanti, dai pavimenti alle vernici, fino ai dispositivi medici. Tuttavia, la produzione di questi materiali versatili ha sempre comportato un costo nascosto: l’uso di isocianati, composti chimici tossici noti per causare allergie e asma, che richiedono rigorose misure di sicurezza industriale. In una svolta significativa per l’industria chimica, i ricercatori del Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP, in collaborazione con altri istituti Fraunhofer (ICT, IFAM, UMSICHT), hanno sviluppato un metodo per produrre poliuretani di alta qualità senza l’uso di isocianati, sfruttando invece anidride carbonica e dicarbammati innocui.
Dicarbammati: l’alternativa sicura
Il cuore dell’innovazione risiede nella sostituzione degli isocianati tossici con i dicarbammati. Come spiega Christoph Herfurth, project manager presso il Fraunhofer IAP, questa transizione rende la produzione non solo più sicura per i lavoratori, che non necessitano più di addestramenti speciali per maneggiare sostanze pericolose, ma anche più ecologica. I dicarbammati vengono sintetizzati utilizzando metanolo e anidride carbonica (CO2) in un processo ad alta pressione (50 bar), contribuendo così a ridurre le emissioni di gas serra. Il risultato è un materiale con strutture molecolari identiche al poliuretano tradizionale, permettendo di sfruttare il know-how esistente per ottenere le proprietà desiderate nel prodotto finale.
Un sistema modulare per prestazioni su misura
Il nuovo processo offre una notevole flessibilità industriale. Attraverso un sistema modulare, diverse sostanze chimiche vengono miscelate in proporzioni specifiche per ottenere le caratteristiche desiderate, come elasticità o forza adesiva. Il processo coinvolge l’uso di estensori di catena per la reticolazione e dioli polimerici per ammorbidire la plastica. Sebbene la reazione con i dicarbammati sia meno esplosiva di quella con gli isocianati e richieda più tempo (da sei a otto ore rispetto a pochi minuti), questo ritmo più lento offre un vantaggio cruciale: una maggiore facilità di controllo e regolazione, che riduce scarti e fluttuazioni di qualità nella produzione.
Economia circolare e applicazioni future
Oltre alla produzione, il progetto pone una forte enfasi sull’economia circolare. Il Fraunhofer ICT sta sviluppando processi di riciclaggio per recuperare poliuretani usati, come vecchie schiume, e reintegrarli nel ciclo produttivo. Le prime applicazioni pratiche di questa tecnologia “verde” sono già in fase di sviluppo: il team punta alla produzione di tubi per cateteri biocompatibili, con il Fraunhofer IFAM che sta creando adesivi specifici per l’incollaggio delle cannule. La tecnologia ha già superato la fase di laboratorio, con la capacità attuale di produrre chilogrammi di materiale nell’impianto pilota, e prevede di scalare fino a centinaia di chilogrammi nel prossimo futuro presso il Fraunhofer Pilot Plant Center a Schkopau.
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