Dissertare

Lo sappiamo oramai tutti che l’olio inquina. Tant’è che non bisognerebbe gettare nemmeno l’olio usato per le fritture casalinghe giù per i tubi del lavandino di cucina come si faceva una volta, ma portarlo in un centro di raccolta per olio usato. Alla stessa stregua dell’olio motore che viene cambiato dalle auto. Non per niente è stato creato anche un Consorzio per lo smaltimento degli olii usati. Ecco, che dalla ricerca scientifica, giunge una valida alternativa rinnovabile per l’olio lubrificante: l’acqua. Associata ad ulteriori sostanze impiegate come additivi, quali cellulosa, amido, o altri polimeri naturali, si può trasformare l’acqua in un lubrificante efficace senza tutti gli inconvenienti ambientali dell’olio. In più i lubrificanti a biopolimeri acquosi sono anche più facili da pulire.

La lavorazione dei metalli svolge un ruolo chiave nell’industria. Foratura, fresatura, tornitura e rettifica, per esempio, sono tutte operazioni che necessitano dell’uso di lubrificanti per evitare che i pezzi di lavoro e gli utensili si surriscaldino e si usurino in eccesso. I lubrificanti standard di oggi si basano sull’olio minerale. Quest’uso ha delle controindicazioni: gli oli minerali fossili provengono da risorse limitate ed il loro imipego è, tuttavia, dannoso per la salute, senza tener conto che sono sostanze infiammabili. Per tale motivo si richiedono notevoli sforzi tecnici, per la sicurezza sul lavoro, la sicurezza antincendio e lo smaltimento, per esempio. Quindi, ci sarebbe una reale necessità di lubrificanti alternativi.

Fluidi speciali e lubrificanti sono basati su proprietà chimiche o contengono una base di un fluido formulato o miscelato con additivi particolari (ad esempio, nanoparticelle) per modificare le proprietà stesse del fluido, come la resistenza alle radiazioni, la resistenza all’ossidazione, ottenere un indice di rifrazione elevato, o un indive di alta appiccicosità. Fluidi e lubrificanti speciali sono inoltre progettati per applicazioni molto specifiche, magari a condizioni estreme, quali temperatura altissima, alta pressione, e vuoto. Spesso, prodotti vengono usati in applicazioni aerospaziali e militari, per l’estrazione, la tempra dell’acciaio, il trattamento termico dei metalli, l’estrazione, la bagnatura, l’espansione, la pulizia, la rettifica, la lappatura, per applicazioni in carburo…

Esistono molti tipi differenti di fluidi speciali e lubrificanti. Gli esempi includono liquidi e fluidi ottici artificiali; fluidi elettronici ed elettrici; fluidi e liquidi ferromagnetici… Fluidi e lubrificanti speciali possono essere anche dielettrici (o isolanti), conduttori, fluidi supercritici, liquidi e fluidi viscoelastici o tissotropici; possono essere fluidi che lavorano ad alta temperatura, ignifughi e resistenti al calore o salamoie di spegnimento, fluidi per perforazione, fluidi di completamento, fluidi di intervento ed oli di lavaggio…. In questi fluidi si trovano anche cesio formiato, formiato di potassio, e salamoia formiato…

Si impiegano molti tensioattivi per i fluidi speciali e lubrificanti ad alta pressione o liquidi refrigeranti, che vengono impiegati in vari modi,come oli, oli di lappatura e levigatrici e oli di affilatura; fluidi vettori, fluidi di asciugatura e liquidi per la pulizia a secco; fluidi adesivi o di trazione, e magari impiegati in nebulizzatori speciali. Alcuni fluidi speciali e lubrificanti utilizzano le nanotecnologie o particelle in nanoscala per migliorare ulteriormente le proprietà specifiche, come la conducibilità elettrica, il ferromagentismo, un basso punto di ebollizione, un elevato punto di ebollizione, un dielettrico ad alta tensione, o la di resistenza al vapore o all’umidità.

La necessità dell’indistria di impiegare lubrificanti alternativi ha spinto la ricerca tedesca verso nuove idee. Gli scienziati dell’Istituto Fraunhofer per l’ingegneria ha avuto un’idea semplice e sorprendente: non lubrificare con l’olio ma con l’acqua. “Qui a Freising, abbiamo studiato la questione dei lubrificanti di raffreddamento per molto tempo”, spiega Michael Menner dell’Istituto Fraunhofer “In due progetti sostenuti dal Ministero federale dell’Istruzione e della Ricerca, abbiamo sostituito con successo l’olio con acqua. Una cosa sorprendente che abbiamo trovato, era che l’acqua non è peggio un lubrificante ricavato dal petrolio. La chiave di tutto sembra essere legata agli additivi”.

L’aggiunta di polimeri naturali all’acqua può migliorare notevolmente le sue proprietà lubrificanti. L’istituto di ricerca tedesca ha puntato sulla verifica di materie prime rinnovabili quali la cellulosa, l’amido o i polisaccaridi batterici, per migliorare il loro uso come additivi per lubrificanti. L’obiettivo dei ricercatori era rendere l’acqua più viscosa con l’aggiunta di biopolimeri, in modo che lubrificasse meglio. Perchè quest’idea diventasse un prodotto commerciabile, sono stati cercati altri partner, come l’Istituto di Ingegneria delle macchine utensili e della tecnologia della produzione presso l’Università di Braunschweig, e la Carl Bechem GmbH, un produttore di lubrificanti tedesco.

Il fluido di base dell’acqua viscosa, è stato migliorato aggiungendo additivi solubili in acqua, in modo che possa essere utilizzato, per esempio, anche come un agente anticorrosione. Sucessivamente si sono studiati gli additivi per risponde ad altri requisiti durante la lavorazione, come resistere alle alte temperature ed alle sollecitazioni da taglio. Alla fine si sono scoperti ulteriori vantaggi, questo lubrificante è delicato sull’ambiente e sulla pelle degli operatori. Questo nuovo mix ha un impatto significativamente inferiore sull’ambiente di quelli di origine chimica e derivati dal petrolio e presentano un’alta efficienza della materia prima. Il nuovo lubrificante offre anche vantaggi tecnologici, riduce l’usura e prolunga la durata dell’utensile, per esempio, risulta anche più facile da pulire. Questo riduce i costi e migliora il rapporto costo-efficienza del processo produttivo.

“La conversione al nuovo lubrificante è molto facile da realizzare per le aziende” spiega Peter Eisner del Fraunhofer “In linea di principio, una volta pulito, gli stessi sistemi di lubrificazione delle macchine utensili possono anche riutilizzare il lubrificante. Inoltre, l’utilizzo del lubrificante acquoso migliora l’igiene e la sicurezza sul lavoro, nessuna formazione di nebbie d’olio, l’aggiunta di un minor numero di biocidi, presenta un odore migliore ed è più delicato sulla pelle”.

Per il lubrificante minerale oil-free, formato da soluzioni acquose di biopolimeri per applicazioni lavorazione dei metalli, il Peter Eisner, Andreas Malberg e Michael Menner riceveranno uno dei premi Joseph-von-Fraunhofer del 2012. Il lubrificante di nuova concezione è già distribuito dalla Carl Bechem GmbH sotto il nome di BERUFLUID ed è in uso in varie aziende metalmeccaniche nella produzione di utensili, meccanica, nell’industria automobilistica e aeronautica e nella tecnologia medica.

Speriamo di poter presto lasciare l’inquinantissimo olio minerale, ma occorre che la ricerca si muova in fretta per darci anche un olio a base d’acqua anche per i motori a combustrione interna, che impieghiamo nelle nostre auto.