Sviluppo di compositi a matrice polietilene contenenti biochar ritardati alla fiamma = Development of flame retarded polyethylene matrix containing biochar composites

Il polietilene ad alta densità (o HDPE) è un polimero termoplastico appartenente alla famiglia delle poliolefine, ampiamente utilizzato in una vasta gamma di applicazioni come, ad esempio, produzione di beni di largo consumo, contenitori, imballaggi industriali, parti ingegneristiche, articoli sanitari, etc. Malgrado il suo ampio utilizzo, l’HDPE viene anche definito “benzina solida” poiché presenta una struttura chimica tale da conferirgli un alto potere calorifico ed un’elevata tendenza alla combustione; inoltre, gocciola quando brucia favorendo l’estendersi dell’incendio. Risulta quindi necessaria la protezione di questo materiale con un ritardante di fiamma. Gli additivi più comunemente utilizzati per questo scopo presentano numerosi svantaggi che hanno spinto la comunità scientifica a progettarne e a svilupparne di nuovi che siano allo stesso tempo a basso impatto ambientale, efficaci e che assecondino il concetto di economia circolare. In quest’ottica, un valido candidato, di origine biologica, scoperto negli ultimi anni è il biochar, ovvero un prodotto solido ad alto contenuto di carbonio ottenuto tramite conversione termo-chimica delle biomasse in un reattore privo di ossigeno. Lo studio del biochar come ritardante di fiamma all’interno di matrici polimeriche è iniziato solo nel 2016; nonostante ciò risulta molto promettente in quanto capace di coniugare ottimi risultati riguardo al comportamento alla combustione con gli aspetti legati alla sostenibilità ed al riutilizzo di scarti agricoli ed alimentari. In questo elaborato viene descritto come l’utilizzo di biochar disperso all’interno di differenti matrici polimeriche possa modificarne le proprietà di resistenza alla fiamma e di stabilità termica rispetto al polimero tal quale. I polimeri utilizzati sono stati due differenti tipologie di polietilene ad alta densità (HDPE), il Lupolen 5021DX e l’Eraclene MP90U, ed una di polietilene a bassa densità (LDPE), l’Alcudia PE022, e come carica il biochar proveniente da pirolisi del Tetra Pak ® in quantità pari al 20% in peso. Il lavoro sperimentale è stato svolto presso il Politecnico di Torino, sede di Alessandria. L’elaborato si articola in una prima parte bibliografica: il capitolo 1, in cui si introducono i meccanismi di ritardo alla fiamma, e il capitolo 2 in cui si descrivono le proprietà e le caratteristiche del biochar. La seconda parte tratta il lavoro sperimentale, con la descrizione degli strumenti e dei metodi utilizzati in laboratorio nel capitolo 3, mentre nel capitolo 4 vengono descritti e analizzati i risultati; segue infine il capitolo 5 con le conclusioni.