Grazie ai compositi, la Loop Mini 650 di GS4C diventa green

Supportata dal programma “FRIM”, Fondo dedicato da Regione Lombardia alle start-up, la milanese GS4C, specializzata nello sviluppo di soluzioni sostenibili per materiali compositi, ha realizzato una barca a vela da regata che parteciperà all’edizione 2019 della MiniTransat, regata in solitaria che attraversa l’Atlantico. Si chiama Loop Mini 650 ed è la prima imbarcazione interamente prodotta con una fibra sostenibile e una resina epossidica biobased completamente riciclabili. Disegnata dallo studio Skyronlabdesign, la barca nasce dalla collaborazione di un team internazionale, che vede GS4C affiancata dalla belga Isomatex, dall’ispanica Entropy Resins e dalla svedese Diab per la fornitura di materiale, e dalle italiane Gividì Fabrics e Cormatex per le lavorazioni. Il progetto è stato selezionato per la categoria Sostenibilità dei JEC World Innovation Awards 2018, premio che segnala le innovazioni più significative nell’industria dei compositi, conferito nell’ambito dell’evento JEC World (Parigi, 6-8 marzo 2018).

Un approccio maturo per l’industria

L’esposizione continua agli UV e all’acqua marina, sollecitazioni meccaniche intense e non solo, così come la necessità di coniugare leggerezza e resistenza alle sollecitazioni meccaniche cui è soggetta la struttura di un Mini 650, rappresentano una sfida stimolante per dimostrare come l’innovazione e la sostenibilità apportate dai compositi sostenibili e riciclabili non compromettono prestazioni e sicurezza. Questo progetto fornisce al team di GS4C l’opportunità di promuovere un processo manifatturiero a basso impatto ambientale applicabile nei molteplici settori d’uso dei materiali compositi. «Per dare dimostrazione della nostra tecnologia, matura per diversi ambiti applicativi, eolico in primis, abbiamo scelto di realizzare una barca, perché le condizioni d’uso cui è soggetta sono le più critiche per un materiale composito e perché funzionale a una strategia comunicativa: come protagonista di eventi e di regate gode infatti di una visibilità ottimale» spiega Enrico Benco di GS4C. «I mercati cui ci rivolgiamo sono soprattutto quelli caratterizzati da grossi volumi e che sono privi di soluzioni che permettano un riciclo a fine vita, com’è appunto il caso dell’energia eolica, ma non solo».

Loop Mini 650: la quadratura di un processo circolare

Il progetto ha preso il via con una prima fase d’indagine sulle tecnologie sostenibili, seguita da test di tessitura e laminazione che hanno dimostrato l’idoneità funzionale dei materiali selezionati, e da una verifica di riciclabilità e re-immissione nel ciclo produttivo a fine vita. «Per la costruzione di tutte le parti di Loop Mini 650 abbiamo utilizzato la tecnologia di infusione per laminazione sottovuoto e un processo successivo di post-curing: in pratica, tutti gli strati di tessuto nello stampo sono stati depositati nello stampo, quindi è stato applicato il sottovuoto dando accesso alla resina in vari punti lungo tutto lo scafo per facilitare l’impregnazione» continua Enrico Benco. L’inserimento di un’anima permette di ridurre al minimo il numero di pelli di materiale rinforzato, conservando al contempo la necessaria rigidità. Scafo, coperta e appendici sono stati realizzati con tessuti unidirezionali (UD) di Filava, fibra minerale qualificata aeronautica sviluppata e prodotta da Isomatex, con la resina epossidica a base bio Super Sap di Entropy Resin e core in balsa di Diab. Anche per la realizzazione dello stampo abbiamo utilizzato la fibra minerale di Isomatex in forma di semilavorati mat e tessuto biassiale ottimizzati per resina vinilestere.

Tutte le parti di Loop Mini 650 sono state costruite mediante la tecnologia di infusione per laminazione sottovuoto e un processo successivo di post-curing

«I partner del progetto condividono con noi una visione industriale orientata alla sostenibilità, concetto cardine che ha dettato le scelte di materiali e tecnologie a basso impatto, quanto pienamente idonei all’impiego in un processo di design, engineering e produzione standard» sottolinea Enrico Benco. «Loop Mini 650 è la prima imbarcazione interamente infusa con la Super Sap di Entropy, che fino a oggi aveva come riferimento il mercato delle tavole da surf e snowboard. Il loro contributo e la loro assistenza durante il processo sono stati fondamentali. Gividì Fabrics si è presa carico della tessitura del materiale utilizzato per scafo e coperta, Diab ha fornito il kit di balsa pre-formato e tagliato su indicazione dei progettisti di Skyronlabdesign, Cormatex ha fornito la sua esperienza nella produzione di mat e feltri utilizzati per lo stampo».

Scafo, coperta e appendici di Loop Mini 650 sono stati realizzati con tessuti unidirezionali Filava di Isomatex, resina epossidica a base bio Super Sap di Entropy Resin e core in balsa di Diab

Sostenibilità punto per punto

Riciclabilità integrale, produzione a discarica zero e bassa embodied energy (in acronimo EE, cioè il fabbisogno di energia necessario per la produzione di un chilo di materiale) definiscono un processo manifatturiero davvero virtuoso. «La fibra minerale Filava e la resina epossidica a base bio Super Sap sono entrambe prodotte con un’EE assai ridotta» continua Enrico Benco. «L’EE dell’alluminio è di 190 MJ/kg mentre quello dell’alluminio riciclato è un decimo di quello vergine, il valore di quello della fibra di vetro è di circa 13-32 MJ/kg, mentre la fibra di carbonio arriva a 180-286MJ/kg. Nel caso della fibra Filava l’embodied energy è bassa, poiché per la sua lavorazione Isomatex impiega la tecnologia a induzione elettrica, e il valore gate-to-gate – ovvero calcolato da quando la materia prima entra in fabbrica a quando esce la fibra – è meno di 13 MJ/kg. A questo valore va aggiunta la fase a monte di estrazione del basalto, che costituisce il nucleo di Filava, a sua volta arricchito da ossidi per garantire alle fibre alte prestazioni ripetibili, diversamente da quanto offrono normalmente le fibre derivate dal basalto. Le particolari caratteristiche fisiche e meccaniche di questa fibra consentiranno in futuro un’ottimizzazione della laminazione».

Zoom su Filava, una fibra hi-tech

Per quanto riguarda le possibilità di riciclo, a fine vita, il materiale viene portato in fornace facendo così ripartire il processo per la produzione di nuova fibra vergine. La resina è un termoindurente epossidico con una componente di derivazione organica, che può essere separato dalla fibra a fine vita mediante un processo a bassa temperatura (al contrario della pirolisi che brucia la resina a 530 °C in ambiente inerte recuperando olii combustibili nel processo). «Il polimero recuperato ha le caratteristiche di una poliammide 6, e ci siamo già attivati per cercare di re-inserirlo nella filiera» precisa Benco. «La fibra completamente ripulita dal polimero torna quindi in fornace per generare nuova fibra vergine, e questo sia che il processo di separazione avvenga per pirolisi o per separazione chimica. Inoltre, in collaborazione con Cormatex, P-H-T Petrelli ed ENEA abbiamo messo a punto una serie di processi volti al recupero di tutti gli sfridi di lavorazione» conclude Enrico Benco.

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