Biciclette high tech in bambù. Telai resistenti, naturali, performanti

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Per gli statunitensi ambire ad una bicicletta tecnologica in bambù non è affatto un sogno ma un’emozionante realtà carica di importanti valori ecologici ed etici, da alcuni anni. Sfatiamo dunque eventuali pregiudizi sull’adeguatezza prestazionale ed estetica di prodotti derivati dalla lavorazione del bambù con un esempio di eco–design: la green bicycle high tech, simbolo di una tecnologia di punta che sfrutta uno dei materiali naturali più sostenibili al mondo. Speriamo così di suggerire nuove opportunità per il nostro Paese, ancora troppo legato a materiali insostenibili e processi eccessivamente energivori.

I PIONIERI DELL’HIGH TECHNOLOGY IN BAMBU’

Benché l’America del Nord non sia uno dei paesi firmatari del protocollo di Kyoto (1997–2012) – strumento attuativo della Convenzione Quadro sui cambiamenti climatici– è certamente all’avanguardia in materia di ricerca e sviluppo in eco–design, approccio progettuale finalizzato alla prevenzione e alla riduzione degli impatti ambientali dei prodotti durante tutte le fasi del loro ciclo di vita –fino alla dismissione– integrando gli aspetti ambientali con i più tradizionali criteri di progettazione del prodotto (ergonomia, sicurezza, estetica, ecc.).

Ecco l’esperienza statunitense della green–bicycle high tech in bambù, vincitrice di numerosi premi: “Best Road Bike”, “Best Off–Road Bike” e nella categoria artigianale “Peoples’ Choice Award”. I suoi ideatori sono sperimentatori di compositi, a base di nuovi materiali, sin dalla fine degli anni ottanta e si sono specializzati nella produzione di telai di biciclette in fibre e canne di bambù con lo scopo principale di creare prodotti unici, leggeri, robusti e nel contempo con basso impatto ambientale. Giustamente, hanno puntato sullo sfruttamento del bambù perché a conti fatti, anche se importato dalla Malesia, è risultato essere più sostenibile –con miglior rapporto benefici/costi– rispetto alle fibre di carbonio e le leghe metalliche anche se più resistenti sono più care e ben più pesanti.

IL TELAIO IN BAMBU’ COMPOSITO

Il telaio realizzato in composito di fibre di bambù è il frutto di un lavoro di grande abilità artigianale che richiede più di 40 ore di lavoro. Circa 51 milioni di fibre, ricavate dalla lavorazione di una canna, vengono doviziosamente orientate per dare forza e spessore al telaio, esattamente dove serve, quindi evitando di appesantirlo inutilmente. Incorporando ad arte una certa, e giustamente segreta, quantità di boro –elemento non metallico che si estrae dai minerali– si ottiene una struttura con elevato modulo di elasticità “E” o modulo di Young (tanto più elevato è il valore numerico e meno è deformabile il materiale) bassa densità di materiale, elevate prestazioni in termini di duttilità agli sforzi flessionali ed assiali (trazione e compressione). Il bambù è un materiale che lavora bene in campo elastico.

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Le prove meccaniche di sforzo a trazione condotte dai tecnologi sui telai hanno dimostrato le seguenti prestazioni: capacità di trasferire le forze di tensione in modo efficiente, durevolezza, resistenza agli impatti e allo stress, ovvero ottima resistenza media a rottura per fatica. I test hanno evidenziato che le fibre di bambù sono preferibili a quelle di carbonio poiché, essendo più lunghe, consentono di realizzare telai dalle forme più libere, non condizionate da sagome e stampi, con un ottimo compromesso tra leggerezza e robustezza. Altro aspetto tecnico positivo è che le fibre lunghe consentono di ridurre i punti di discontinuità strutturale garantendo così migliori prestazioni del telaio.
In fatto di resistenza meccanica, le fibre di bambù non hanno niente da invidiare al legno e poco ai metalli. Vediamo la tabella comparativa delle prestazioni dei materiali strutturali più diffusi in design per apprezzare le caratteristiche del bambù.

Tabella comparativa proprietà fisico–meccaniche medie di alcuni materiali strutturali

Materiale

Densità
(kg/m3)

Umidità
(%)

Temperatura

di lavorazione (° C)

EL
(N/mm2)

RT,LONG
(N/mm2)

Legno (Pino silvestre)

600

10

200

11.000

70

Fibre di bambù

570–850*

18

200

20.000

150–350

Fibre di carbonio ad alta resistenza

1.560

0

600

130.000

1.400

Alluminio

2.690

0

643

70.000

220

Ferro Fe 37/360

7.850

0

1.550

190.000

360

Note:
La densità riportata in tabella è quella relativa alla percentuale di umidità rilevata al momento della misurazione.
* I valori nel bambù variano a seconda della sezione (cava o nodo) o della porzione considerata (esterna o interna)
EL = Modulo elastico (di Young) in direzione longitudinale (L).
RT,LONG = Resistenza a trazione longitudinale.

Le prestazioni imposte ai telai in bambù, in fase progettuale, sono di sopportare i più alti livelli di competizione ciclistica così come quelli meno spinti, tipici delle attività di puro intrattenimento. Il metodo costruttivo impiegato non differisce da quello che utilizza fibre di altri materiali, quali carbonio o vetro. In pratica, consiste nell’immergere le fibre di bambù in resina epossidica e quindi sagomare il telaio desiderato. Il peso complessivo medio di un telaio composito in fibre di bambù non supera i 1750 g. Il materiale ottenuto è caratterizzato dal più elevato rapporto robustezza–peso conseguibile oggi nel mercato e, a differenza del ferro, il composito in fibre di bambù non si arrugginisce se perde il suo smalto! In ultima analisi, potremmo affermare che questo tipo di telaio offre un buon compromesso tra robustezza e leggerezza, degno di reggere il confronto con quello di una MTB tipo trial–street.

Gli eco–designer nordamericani spiegano che ciascun telaio e forcella sono stati sagomati in modo da garantire il loro perfetto reciproco allineamento secondo un approccio metodologico progettuale ispirato al processo di evoluzione naturale delle forme viventi: sopravvivono quelle che si perfezionano per assolvere un determinato ruolo assegnato, mentre vengono eliminate dal processo quelle che non lo assolvono.

Il risultato raggiunto, come descrivono gli stessi progettisti, ha superato le aspettative dei clienti: il telaio è in grado di durare oltre il limite di dieci anni, fissato dalla garanzia.

A fine vita il composito può essere polverizzato per essere riciclato.

IL TELAIO IN CANNE DI BAMBU’

In questo caso le canne di bambù vengono previamente stagionate in modo da rilasciare l’acqua e successivamente riscaldate per prevenire spaccature indesiderate, mediante il processo di plasticizzazione delle fibre. La finitura della superficie viene realizzata con poliuretano satinato, un ottimo sigillante al vapore il quale consente lo stesso tipo di manutenzione dei telai in metallo o carbonio. Le alette sono in fibra di canapa perché hanno un migliore tasso di dilatazione termica. Il grande vantaggio di questa tecnologia costruttiva è che consente di sagomare il bambù senza disporre di forme o stampi. É possibile unire le canne della graminacea formando vari angoli, in questo modo la personalizzazione del prodotto è massimizzata.

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La resistenza insita nel telaio consente inoltre un efficace e sicuro inserimento di una serie di accessori come: i fari, il cestino e un sistema a propulsione elettrica, ovvero una batteria alloggiata nel sellino. Quest’ultimo e i raccordi delle canne sono in fibra di carbonio per assicurare maggior comfort e durabilità. I test tecnici di carico a rottura hanno dimostrato che una volta disattivato il carico la sezione della canna riacquista la sezione originaria grazie all’irrigidimento fornito dai nodi (sezioni piene).

A fine vita le canne possono essere utilizzate come biomassa per diversi scopi.

Vantaggi di utilizzare telai in Bambù rispetto ad altri materiali

  • Peso leggero: 1,81 – 2,7Kg
  • Inataccabili dalle termiti ed altri parassiti anche senza trattamenti specifici
  • Bassa impronta ecologica del processo di coltivazione:non necessita di antiparassiti e ne di fertilizzanti.
  • Bassa impronta ecologica del processo di lavorazione: non richiede alte temperature, circa 200° C.
  • Basso impatto alla fine del ciclo di vita.
  • 1 ettaro di bambù consente di salvare 12 ettari di foresta dal disboscamento.
  • Unicità del prodotto, la lavorazione artigianale genera un opera d’arte.

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Nonostante le campagne informative e la sensibilità ambientale degli eco–designer, purtroppo ancora oggi, il bambù fronteggia qualche resistenza alla sua commercializzazione come: il muro compatto delle lobby dei produttori, nonché degli importatori del legname e il conservatorismo diffuso di una cultura tecnologica industriale ed artigianale.

Per concludere, l’unico vero inconveniente della green bicycle high tech, sicuramente superabile, è il prezzo di mercato non competitivo rispetto a quello delle biciclette importate dai grandi magazzini evidentemente da paesi basati su un’economia schiavistica, quindi iniqua.
In Europa, se potessimo afforestare con bambù importandolo, così come secoli addietro facemmo con il mais per coltivarlo estensivamente, quindi creassimo una filiera corta e magari impiegassimo manodopera autoctona espulsa dal nostro mercato, vuoi perché in esubero o vuoi per delocalizzazione del processo produttivo in altri Paesi, allora potremmo tranquillamente affermare che la bicicletta in bambù soddisferebbe l’equilibrio delle tre E, o pilastri, dello sviluppo sostenibile: Ecologia, Economia ed Equità sociale nel rispetto dell’ambiente anche per le generazioni future.

Fonti |
La bionica del bambù, IUAV, Venezia 1997. Tesi di laurea dell’autrice.
Tabelle di Engineer plant

Giovanna Barbaro

Giovanna Barbaro Architetto e Tecnologo

Deve il suo carattere cosmopolita a Venezia, dove si laureò in architettura (IUAV). Dal 2008 europrogettista nei settori green economy e clean tech. Nel 2017 ha realizzato uno dei suoi più importanti sogni: fondare Mobility-acess-pass (MAP), un'associazione no profit per la certificazione dei luoghi pubblici per le persone con disabilità motorie. Tra i suoi hobby preferiti: la fotografia e la scrittura