Le mescole con le quali si costruiscono i pneumatici – e i prodotti in gomma in generale – sono fatte da molti elementi diversi. La loro presenza è necessaria per migliorare le qualità delle gomme e, fra di essi, un ruolo sempre più importante lo sta assumendo la silice che è ora prodotto in maniera sostenibile.
Le proprietà meccaniche intrinseche degli elastomeri delle gomme, siano esse naturali o sintetiche, non sono sufficienti a creare manufatti con proprietà meccaniche sufficienti. È per questo che alle gomme vengono aggiunti molti altri additivi e, fra questi, sta acquistando sempre più importanza la silice, quel diossido di silicio con formula chimica SiO2 e la fabbricazione del quale si cerca di rendere sempre più sostenibile. La silice ha moltissimi impieghi in diversi settori industriali, per esempio mantiene in salute pelle, capelli e unghie, migliora di molto le prestazioni dei materiali cementizi e, cosa che interessa molto, dà un importante contributo al miglioramento delle proprietà meccaniche degli elastomeri rendendoli adatti alla produzione di moltissimi manufatti. Gli additivi impiegati nei pneumatici sono molti – acceleranti della vulcanizzazione, antiossidanti, antiozonanti, omogeneizzanti – ma la silice ha un ruolo molto rilevante perché in grado di “riempire” di più il “triangolo magico”.
Conciliare l’inconciliabile
Le doti di aderenza, resistenza meccanica e bassa resistenza al rotolamento sono infatti in conflitto fra loro. Una copertura che aderisce bene al manto stradale, infatti, deve questa dote al fatto che la mescola si aggrappa all’asfalto ma questo aumenta la resistenza al rotolamento. Stesso discorso per la resistenza all’usura: essa aumenta con la tenacità della mescola ma questo è in conflitto con l’aderenza. La silice permette di migliorare queste caratteristiche contemporaneamente, un’ottimizzazione ovviamente molto gradita. Le doti della silice dipendono anche dal suo “aspetto”: l’essere in granuli lisci piuttosto che corrugati, per esempio, cambia la sua disperdibilità – ossia la sua capacità di distribuirsi uniformemente nel compound – e le interazioni con le catene polimeriche dell’elastomero.
La sostenibilità nella produzione della silice
L’efficacia dell’aggiunta della silice alle mescole è ormai fuori discussione e lo sviluppo di questo riempitivo punta sempre più alla sua sostenibilità, allo scopo di diminuire ulteriormente l’impatto ambientale della produzione dei pneumatici. Pensiamo ai silani: questi composti vengono usati per aumentare la “bagnabilità” della silice in modo che la mescola possa aderirle fortemente e migliorare le sue caratteristiche meccaniche. Il loro impiego introduce però altri elementi chimici nel pneumatico, aumentandone l’impatto ambientale, ed è per questo che PPG ha sviluppato la gamma Highly Dispersible Silica Agilon. Questa silice promette di non richiedere l’uso di silani e questo risparmia una fase produttiva e diminuisce le emissioni dei VOC – Composti Organici Volatili connessi ai silani stessi, che contengono inoltre Zolfo. Le sperimentazioni proseguono però anche nell’ambito di aumentare la sostenibilità propria della silice, per produrre la quale si usa per esempio un suo composto contenente cloro, il tetracloruro di silicio, che ha proprietà tossiche e corrosive.
Le aziende in prima linea per la silice sostenibile
Nonostante la silice sia comunissima in natura – è il costituente principale di diverse rocce sedimentarie (quali sabbia, radiolariti, quarzareniti, “pelle di leopardo” e selce) – il suo ottenimento allo stato puro implica, come visto più sopra, materiali non propriamente amichevoli. L’esigenza di mitigare l’impatto ambientale della produzione della silice era stata già esplicitata, per esempio, da Pirelli nel 2015. l’azienda aveva infatti sviluppato, nel suo stabilimento brasiliano di Meleiro, un processo per estrarre silice dalla lolla del riso. Essa è l’involucro esterno del chicco, vale il 20% del peso del riso grezzo ed è lo scarto principale di questa coltura. La lolla, che contiene il 18% di silice in peso, viene anche utilizzata per produrre l’energia necessaria al processo a bassa temperatura grazie al suo elevato potere calorifico. Questo processo produttivo non solo usa elementi meno inquinanti ma è autonomo dal punto di vista energetico e permette una significativa riduzione delle emissioni di anidride carbonica perché la lolla è una biomassa e la sua combustione libera la CO2 atmosferica fissata nella pianta senza estrarre ulteriore carbonio dal sottosuolo.
Silice sostenibile per Michelin e Kumho
Tornando ai giorni nostri segnaliamo Michelin, che ha presentato due pneumatici stradali, per autobus e automobili, che contengono rispettivamente il 45% e il 58% di materiali sostenibili quali gomma naturale, oli vegetali, butadiene da biomasse, acciaio riciclato e silice ricavata dalla buccia del riso. Anche il carbon black – nerofumo fornito dalla scandinava Enviro Systems, società controllata dal Gruppo francese e proveniente dal riciclo di coperture fuori uso del pneumatico. Michelin si prefigge di raggiungere una media del 40% di materiali sostenibili in tutte le sue linee di pneumatici entro il 2030 per arrivare al 100% nel 2050. L’iniziativa di Khumo Petrochemical è andata nella stessa direzione, con l’uso di biosilice ecologicamente sostenibile, estratta dalla lolla del riso, verrà utilizzata nelle gomme sintetiche alte prestazioni dell’azienda. Questa metodica ridurrà le emissioni di anidride carbonica fino al 70% rispetto ai precedenti metodi di produzione della silice, che veniva estratta dal quarzo.
La proposta di Goodyear e gli accordi di Evonik
Goodyear ha presentato all’inizio dell’anno di un pneumatico dimostrativo i cui materiali sono per il 70% a ridotto impatto ambientale perché ottenuti da materie prime rinnovabili, riciclate o prodotte catturando la CO2 atmosferica. Il prototipo è un altro passo nel cammino che porterà il gruppo statunitense a introdurre, entro il 2030, un pneumatico realizzato interamente con materiali sostenibili.
In nove diversi componenti del pneumatico vengono utilizzati 13 ingredienti “green” con le tre diverse tipologie di nerofumo, per esempio, ottenute dal metano, dall’anidride carbonica e dall’olio vegetale invece che bruciando petrolio. La flessibilità della mescola deriva dall’olio di semi di soia, mentre la silice è prodotta partendo dalla cenere della lolla; le corde sono in poliestere proveniente dal riciclo chimico di bottiglie e altri rifiuti a base di PET. Degno di nota è anche l’accordo strategico che vede il produttore di silice Evonik iniziare una cooperazione con il gruppo Pörner e Phichit Bio Power per fornire silice Ultrasil sostenibile a diversi produttori di pneumatici. Ultrasil è prodotta, usando energia verde, a partire dal silicato di sodio ricavato dalla cenere della lolla di riso. Phichit Bio Power, che possiede risiere e centrali elettriche a biomassa, è licenziataria della tecnologia di Pörner per la produzione di biosilice a partire da silicati di sodio derivati dalla lolla di riso. La spinta alla sostenibilità spesso arriva dai committenti e quindi, come affermato da Emmanuel Auer, a capo della Silica business line in Evonik, “possiamo offrire per la prima volta ai nostri clienti una silice Ultrasil con un migliore profilo di sostenibilità, supportando quindi i loro obiettivi di circolarità e riduzione delle emissioni di Carbonio”.
