Protezione naturale dal sole per pavimenti e arredamenti
in legno

Melanie Platzer – Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV

Con il legno entriamo in stretto contatto tutti i giorni.  I bambini giocano sui parquet e l’arredamento in legno gioca un ruolo importante nelle giornate di lavoro come nel modo di dormire. Per far sì che questo materiale naturale non invecchi prematuramente, è importante proteggerlo in modo efficace dalle radiazioni ultraviolette (UV). Nello stesso tempo, le persone vogliono mantenere il look e l’effetto naturale al tatto delle superfici di legno, ma è anche vero che i rivestimenti protettivi trasparenti ampiamente disponibili in commercio attualmente, contengono spesso pericolosi composti chimici. Per evitare di utilizzare queste sostanze il Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV e Naturhaus Naturfarben GmbH stanno collaborando per mettere a punto una formula che fornisca una protezione dagli UV 100% organica, trasparente e innocua.

Le strutture architettoniche aperte con le facciate di vetro e grandi finestre che lasciano entrare all’interno la luce naturale sono molto diffuse come il desiderio di una vita ecologica in armonia con la natura. Quando si ha l’esigenza di proteggere le superfici di legno interne, tuttavia, finora non è stato facile bilanciare questi due requisiti. Senza un rivestimento, la luce UV variabile dai 330 ai 380 nanometri in lunghezza d’onda, può interagire con le superfici di legno, causando la perdita di colore e il danneggiamento mediante un processo denominato foto-ossidazione. è pur vero che i rivestimenti trasparenti protettivi attualmente disponibili sul mercato contengono additivi chimici come i benzofenoni, i benzotriazoli o i derivati della feniltriazina, che sono tutti nocivi per la salute dell’essere umano. Un aspetto particolarmente critico è che queste sostanze volatili possono entrare nell’organismo direttamente tramite le vie respiratorie, ad esempio, durante il processo di essiccazione. Finora, tutti i prodotti alternativi di origine bio per la protezione del legno dall’invecchiamento dovuto alla luce del sole sono stati pigmentati, quindi sono opachi.

Proteine per legare ed estratti vegetali per la protezione dagli UV
Queste considerazioni hanno indotto Fraunhofer IVV e Naturhaus Naturfarben GmbH a sviluppare una soluzione ad hoc. Incaricato di trovare i componenti vegetali adatti ad una finitura di legno naturale che proteggesse il materiale dalle radiazioni UV lasciando visibili le venature, nel 2021 Fraunhofer IVV si è unità al gruppo di lavoro impegnato al progetto ProTann. I ricercatori hanno così deciso di esplorare un campo di ricerca completamente nuovo: “Da tempo ormai, al Fraunhofer Institute per legare in modo naturale i sistemi di rivestimento, ha molto successo l’utilizzo delle proteine”, ha spiegato Melanie Platzer, scienziata ricercatrice del Dipartimento per lo Sviluppo di Processo per le Materie Prime Vegetali. “Una novità per noi è stata quella di combinare le proteine con materiali vegetali secondari che servono da protezione dagli UV per una finitura a base acquosa. Una delle finalità del progetto, è stata quella di lavorare sui reticoli creati fra le proteine e i materiali vegetali secondari nella finitura e in ultima analisi garantire che le sostanze formassero un legame permanente”.

La sfida del processo di sviluppo
Il processo di sviluppo della finitura ha avuto luogo in diverse fasi. In un primo momento, i ricercatori hanno analizzato la loro prima formulazione, ricavata da un progetto precedente di Fraunhofer IVV che utilizzava soltanto le proteine multiple come quelle dei piselli e della soia. A tal riguardo Platzer ha commentato: “Ci siamo posti alcune domande cruciali in questa fase: il rivestimento prodotto aderisce al legno? è assorbente? E può essere rimosso in modo che l’effetto di blocco degli UV possa essere misurato prima di tutto?”.
In seguito il team ha selezionato due proteine e aggiunto varie sostanze vegetali secondarie che offrono una buona protezione dalle radiazioni UV. Il pH ha rappresentato una sfida perché le finiture in legno devono rientrare in un determinato range per non danneggiare il materiale. L’aggiunta degli estratti vegetali stessi ha rappresentato anch’esso un aspetto molto importante per il team di ricercatori in quanto era difficile prevedere quanto efficacemente i vari estratti si sarebbero disciolti, se avrebbero interagito con le proteine, e in quale misura il colore del rivestimento realizzato sarebbe cambiato durante il processo.

Quale formulazione è la migliore?
Nel periodo di due anni di svolgimento del progetto, i ricercatori hanno analizzato molte combinazioni. Hanno avuto anche molto successo nel lavoro con le miscele di varie sostanze vegetali secondarie. “Infine, abbiamo avuto diverse opzioni per le possibili combinazioni di proteine e additivi per il rivestimento protettivo dagli UV e infine ci siamo concentrati sul quesito di quale formulazione sarebbe stata la migliore pensando alla produzione, oltre alla considerazione sul rifornimento e disponibilità delle materie prime usate”, ha aggiunto Platzer. “Laddove possibile, nel lavoro di sviluppo includiamo i residui dal lavoro agricolo e dell’industria alimentare, fra cui le bucce derivate dalle mele sbucciate per realizzare i succhi oppure la sansa dalla produzione della vinaccia”. Tutte queste opzioni sono innocue, senza effetti vegetali sulla salute di persone o animali che entrano in contatto con i vapori.

Ulteriori sviluppi per la protezione del legno e oltre
La formula modello scelta è in fase di ulteriore sviluppo presso Naturhaus Naturfarben GmbH. L’obiettivo è quello di adattare la composizione in modo che possa essere prodotta su larga scala, in ultima analisi accedendo a nuovi mercati del segmento della conservazione del legno naturale. La formula a base acquosa potrebbe essere applicata in vari strati, con una finitura naturale differente su un sigillante per fornire protezione duratura ai pavimenti e all’arredamento in legno. Per sviluppare ulteriormente i numerosi dati di ricerca di ProTann ed esplorarne le potenzialità, Fraunhofer IVV ha già avviato un progetto di follow-up. Le combinazioni di proteine e sostanze vegetali per UV blocking possono essere utilizzate anche per rivestire imballaggi o per i prodotti per la cute, ad esempio.

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