TECNOLOGIA: si sta per aprire una nuova era?

Non so quanti di noi sono coscienti di quanto la scoperta di nuovi materiali possa influenzare la vita quotidiana al punto da poter dire che è “iniziata una nuova era”.
Qualche esempio?
La “plastica”.
Possiamo anche solo lontanamente pensare a un mondo senza “plastica”? Eppure la “plastica” è relativamente recente. Il primo materiale plastico nasce alla fine dell’800, la Parkesine o Xylonite  ed è utilizzato per per la produzione di manici e scatole, polsini e colletti delle camicie; segue la “celluloide”, usata per le pellicole cinematografiche, la Bakelite, il PVC, il Pet. Lo sviluppo diventa tumultuoso con la scoperta del polipropilene, inventato dal chimico italiano Natta alla fine degli anni ’50 (chi, di una certa età, non ricorda il “Moplen”?)

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e infine i “tecnopolimeri”: Il polimetilpentene (o TPX), il polibutilentereftalato, il policarbonato ecc. Tutti nomi che al grande pubblico (noi) dicono poco ma non c’è settore industriale che non faccia largo uso di plastica di un qualche tipo.
Le “fibre chimiche” – anche esse “figlie” della scoperta della “plastica” – iniziate in sordina a fine ottocento con il raion, hanno avuto una diffusione planetaria con il nylon e poi via via con le altre fibre tessili. Due o tre generazioni fa nel guardaroba di gran parte della popolazione mondiale gli abiti si contavano sulle dita di una mano; le materie prime disponibili, di origine animale: seta e lana, o vegetale: lino e cotone, erano tutte assai costose. Ora i capi di abbigliamento sono in larghissima misura costituiti da “fibre artificiali” e i guardaroba scoppiano.
E ancora.
Il “transistor”, nasce in America alla fine del 1947 ed è il “padre” di tutti i dispositivi elettronici. Se alziamo un momento lo sguardo dallo schermo sul quale stiamo leggendo questo articolo e ci guardiamo attorno possiamo vedere quanto la nostra vita dipenda dalla elettronica.

Quale è il nuovo materiale destinato a imprimere una ulteriore “svolta”?

Il GRAFENE.
Ne sentiremo parlare molto negli anni a venire .
Cosa è questo “grafene”? E’ carbonio puro disposto in uno strato monoatomico (avente cioè lo spessore equivalente alle dimensioni di UN SOLO atomo).
Il carbonio puro è presente in natura in due forme: la “grafite”- il materiale delle matite – e il “diamante” – il materiale dei brillanti. Grafite e diamante differiscono per il modo nel quale gli atomi di carbonio si legano tra loro: nella grafite ogni atomo è legato ad altri tre atomi in una struttura planare nella quale i vari piani sono debolmente legati tra loro, nel diamante ogni atomo è invece legato ad altri quattro in una struttura spaziale molto rigida.
Il “grafene” è sostanzialmente un singolo piano di grafite.
Questa sua particolare struttura gli conferisce caratteristiche straordinarie: è estremamente resistente e rigido (100 volte più dell’acciaio), trasparente e flessibile. Inoltre presenta, a temperatura ambiente, una conducibilità elettrica superiore a qualunque altra sostanza.
Alla domanda: “a cosa serve il grafene?” lo scopritore Andrè Geim, premio Nobel per la Chimica nel 2010, ha risposto: Non lo so! E’ come presentare a un uomo di un secolo fa un pezzo di plastica e chiedergli: che cosa se ne può fare ?
Grazie alle le sue proprietà elettriche, le applicazioni più promettenti sono legate all’elettronica vista la combinazione nello stesso materiale del più basso valore di resistività (che determina la quantità di calore prodotto dal passaggio della corrente elettrica ), e quindi della elevata densità di corrente che vi può fluire e dell’alto valore di conducibilità termica (che determina la facilità di trasferire all’esterno il calore prodotto dal passaggio della corrente).
Essendo trasparente non solo alla luce visibile ma anche agli infrarossi e all’ultravioletto può trovare applicazione nei “touch screen” dei telefonini, tablet ecc e nei pannelli solari.
Addizionato a materie plastiche ne esalta alcune caratteristiche, usato in combinazione con le celle solari agisce da accumulatore di energia, nelle celle a combustibile può stoccare l’idrogeno, per le sue caratteristiche chimiche può essere usato come detector di sostanze tossiche, per la possibilità di essere forato può essere usato come setaccio molecolare, ad esempio nel processo di desalinizzazione dell’acqua: pensate all’impatto che avrebbe nel nostro mondo la disponibilità di un sistema ragionevolmente economico di produrre acqua dolce a partire dall’acqua di mare! Sarebbe risolto una volta per tutte il problema della disponibilità dell’acqua potabile, uno degli incubi dei tempi attuali.

E noi, in Italia a che punto siamo?
Per una volta ci sono buone notizie! La società Directa Plus dopo aver brevettato e sviluppato un processo innovativo per la produzione del Grafene ha realizzato nel Parco Scientifico Tecnologico ComoNext di Lomazzo un impianto con una capacità di 30 tonnellate l’anno, che replicherà prossimamente in Tailandia e in una seconda località europea.
Non solo : il “CheMaMSE”, questo nome del team di ricerca facente capo all’Ateneo di Padova, grazie all’utilizzo del grafene, ha sviluppato materiali e tecnologie per celle a combustibile ad idrogeno capaci di raggiungere o superare gli standard qualitativi proposti dai maggiori attori sulla scena mondiale in questo campo.
Una prima applicazione del Grafene è stato nella realizzazione di uno pneumatico per bicicletta più resistente ma soprattutto “ultraleggero”, ideale per i campioni del ciclismo!
Quanto tempo ci vorrà per esplorare tutte le possibili applicazioni – nel solo 2012 sono stati presentati oltre 2000 brevetti – e per renderle industrialmente disponibili? Quali strade si riveleranno vicoli ciechi e quali invece apriranno nuovi scenari? Impossibile dirlo, oggi.
Le previsioni sono che nel 2020 la richiesta mondiale di grafene, oggi stimata attorno alle 150-200 tonnellate l’anno, supererà le mille tonnellate!

Si sta per aprire una nuova era?

5 commenti per “TECNOLOGIA: si sta per aprire una nuova era?

  1. Alex di Bagno
    27 Gennaio 2015 at 1:36

    Molto interessante, grazie mille. Questo Grafene ha qualcosa a che vedere con le nanotecnologie di cui si parla tanto? Credo che anche per quelle si lavori molto sugli atomi di grafite, ma è solo una mia supposizione dato che sono totalmente ignorante sul tema. Giusto una curiosità. Grazie ancora per un articolo molto interessante, ben scritto e… alla nostra portata.
    Alex di Bagno

    • Beppe
      28 Gennaio 2015 at 14:00

      Grazie per l’apprezzamento!
      Come redattore de La lampadina penso che la “divulgazione” – cioè il ricondurre alla “nostra portata” argomenti complessi – faccia parte della “mission” della nostra newsletter.
      La “invenzione” del grafene è certamente frutto di ricerche nel settore delle “nanotecnologie” le quali stanno dando frutti in campi diversissimi.
      Penso che un articolo di divulgazione sulle nanotecnologie possa essere di interesse. Mi riprometto di scriverlo (se non ci penserà prima qualche “autore ospite” esperto del settore)

  2. Renata
    14 Gennaio 2015 at 17:14

    Copio/incollo un commento che Pietro Afan de Rivera ha postato su Facebook, dove io avevo postato l’articolo:
    “E bravo Beppe! Sapevo qualcosa del grafene e delle sue potenzialità straordinarie, ma quest’articolo m’ha entusiasmato ancor più. Sarebbe bene che il Governo invitasse il CNR a concentrarsi particolarmente sull’argomento, finanziando robustamente questa ricerca. E’ un’occasione da non perdere, che potrebbe ridare ossigeno all’industria italiana.”

  3. Carlo
    13 Gennaio 2015 at 18:50

    ciao Beppe, sai che Mario Verga, poi Chemverga, aveva iniziato la sua carriera di trading con un oleante per il Rayon di provenienza usa e che il nonno Fassini è stato il maggiore produttore Italiano?
    storie incrociate…

    ciao Carlo

  4. 13 Gennaio 2015 at 18:23

    Effettivamente si può dire che le tappe dell’evoluzione della Civiltà siano contrassegnate dai materiali che vi sono dominanti. Così abbiamo: l’età della pietra, l’età del bronzo, l’età del ferro. Quindi farei seguire l’età della Chimica con la scoperta via via di tutti gli elementi chimici, e arriviamo all’età dei “nuovi materiali”, raggruppando tutte le possibilità in un’unica denominazione. Alberto Busato

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