• scritto da Giovanna Barbaro
• categoria Legno

Legno termotrattato: Vac Wood per legni sostenibili e performanti

Grazie ad un progetto europeo - finanziato con il programma Eco-Innovation - è stata messa a punto una tecnologia capace di rendere performanti alcuni legni comuni, mediante un trattamento che somministra calore in condizioni di vuoto atmosferico. Vediamo brevemente le peculiarità del progetto di ricerca, i vantaggi  e gli svantaggi del Vac wood, il legno termotrattato.

LEGNI PIÙ RESISTENTI GRAZIE AL SOTTOVUOTO

Vac Wood: il progetto di ricerca

TV4NEWOOD è un progetto di Greening Business di 1,772 milioni di euro di cui il 50% è stato erogato a fondo perduto dall’UE. Durante l'ultima edizione della fiera Xylexpo di Rho sono state presentate le novità riguardo alla ricerca e agli obiettivi futuri di sviluppo della tecnologia conosciuta, ormai a livello internazionale, come thermo vacuum. Iniziato a settembre del 2013, ora il progetto europeo è alla sua fase conclusiva di applicazione sperimentale del materiale con l'obiettivo di monitorare la sua durabilità in diverse condizioni atmosferiche (salinità, ventosità, ampie escursioni termiche, piovosità, elevata umidità ed esposizione a sostanze contaminanti volatili di vario tipo).

Il gruppo di ricerca, coordinato dall’impresa italiana detentrice del brevetto riguardo la tecnologia, è orgogliosamente costituito per la gran parte da italiani, tra cui il CNR-IVALSA, uno tra i più autorevoli istituti di prove e certificazioni dei materiali da costruzione.

Superare i limiti del legno 

Il progetto parte dalla constatazione che il legno - comparato con altri materiali da costruzione - presenta una serie di vantaggi: facile lavorabilità con strumenti relativamente semplici, rinnovabilità, riciclabilità, biodegradabilità ed economicità. Per contro, il legno massiccio in generale presenta alcuni svantaggi non marginali: scarsa durabilità agli attacchi biologici, elevata igroscopicità (dovuta principalmente al suo contenuto di emicellulosa), variabilità dimensionale e quindi importante deformabilità.

Vediamo brevemente la tecnologia e in quali termini, i ricercatori mirano a superare in modo ecosostenibile i limiti elencati e a rendere il materiale competitivo nel mercato rispetto al legno più pregiato come ad esempio quello tropicale.

Thermo Vacuum Timber è l’acronimo inglese con cui è stato battezzato il legno trattato con una tecnologia relativamente innovativa rispetto ai processi di essicazione industriale tradizionale (basati sull’uso di vapore, acqua, olio o azoto) conosciuti ancora nel secolo scorso (“Primary Driving Force in Wood Vacuum Drying”, Virginia Copyright 1997, Zhangjing Chen).

Perché il Vac Wood è ecosostenibile?

Innanzitutto, chiariamo che solo il legno modificato, o stabilizzato (Thermally modified timber) ad una temperatura non inferiore ai 150°C, non oltre al processo di pirolisi (240 °C) e in condizioni di ridotta disponibilità di ossigeno (cfr. CEN/TS 15679) può essere denominato Vac Wood®.
In tali condizioni fisiche, all’interno di un’autoclave, il legno viene alterato in modo permanente e, pertanto, successivamente non deve essere ulteriormente trattato superficialmente generalmente con prodotti insostenibili, sia dal punto di vista ambientale che economico.

La tecnologia Thermo Vacuum

La tecnologia Thermo vacuum® combina - in un impianto estremamente compatto - un processo di essiccazione spinta  (U.R. 0%) ad alta efficienza energetica in condizioni di sottovuoto (pressione da 70 a 350 mbar all’interno di una camera ermetica con capacità fino a 27 metri cubi) a un trattamento termico (da 170 a 210°C). A seconda dell’essenza legnosa del provino (da termo trattare sottovuoto secondo lo standard DIN 68602/EN 204) e dal risultato finale che si desidera ottenere (colorazione e resistenza) l’intero processo può durare dalle 5 alle 36 ore (tra essicazione e raffreddamento fino a 100°C).             

Riassumiamo di seguito i principali obiettivi attesi dal legno termotrattato dai ricercatori come spiegato durante il seminario a Xylexpo e più dettagliatamente nella documentazione progettuale pubblicata nel sito web di Eco-Innovation:

• Salvaguardare il legno tropicale riducendone l’importazione di 120.000 mc in 5 anni, specialmente di quello avente un ciclo di vita estremamente lungo.
• Ridurre i costi energetici di processo fino a 620.000 KWh e gli impatti ambientali dovuti ai trasporti su lunghe distanze di legno importato, almeno dell’1% le emissioni di CO2.
• Riduzione fino a 10 volte i tempi di essiccazione rispetto ad un normale impianto.
• Migliorare le proprietà fisiche e meccaniche del legno locale e renderlo economicamente conveniente grazie al trattamento di termostabilizzazione.
• Ridurre dal 40 al 60% il costo di produzione per ogni metro cubo di legno trattato rispetto ai processi attualmente in uso secondo lo stato dell’arte.
• Valorizzare le specie di legno europee (ad es. abete, frassino e cerro) per impiegarle in modo più qualificato e per realizzare manufatti più economici ma più performanti.
• Produrre legno privo di VOC (composti organici volatili) non solo adatto ad resistere agli agenti atmosferici ma anche perfettamente adatto per uso interno poiché inodore.
• Ridurre le emissioni di CO₂ per ogni 700 tonnellate di legno tropicale importato. Quest’ultimo obiettivo è anche il così detto added value, imprescindibile in qualsiasi progetto europeo, il quale deve risponde ad almeno uno degli obiettivi generali della Strategia Europa 2020.
• Riduzione dell’uso di acque ed energia nel processo di lavorazione rispetto al legno non termotrattato.

Come spiega Ottaviano Allegretti, responsabile del laboratorio Labess di Cnr-Ivalsa e della parte scientifica del progetto europeo: «Grazie a questa tecnologia è possibile fornire a specie legnose come l’abete rosso, dominante in Trentino e nell’arco alpino, caratteristiche tipiche dei legni tropicali che vengono anche per questo importati, quali una spiccata piacevolezza estetica e particolari doti di durabilità non presenti nel legno naturale, che lo rendono particolarmente idoneo all’utilizzo in esterno, per esempio in infissi, facciate, arredi esterni e guardrail. Il legno garantisce così una forte competitività non solo rispetto a quello non trattato ma anche ad altri materiali, plastica fra tutti». Di seguito elenchiamo le principali caratteristiche misurate dai ricercatori testando 450 campioni di legno di varie essenze, rispetto a campioni simili ma non termo stabilizzati mediante il processo Thermo Vacuum,:

• EMC (equilibrium moisture content) riduzione dal 2 al 40% in funzione dell’essenza, della durata e della temperatura del trattamento. Capacità di assorbimento dell’U.R. viene ridotta irreversibilmente.
• Durabilità: migliora dal 24 al 54% con l’aumento della temperatura da 180 a 200°C il degradamento di sostanze organiche (amidi) attaccabili dai microrganismi xilofagi.
  Infine; la minore igroscopicità del legno riduce anche il contenuto di acqua e quindi la possibilità di attacchi fungini, tipici con U.R. del legno al di sopra del 20% .
• Densità: ridotta del 2% fino a 180°C, tra il 5,7-7,5%  fino a 220°C (la robinia arriva fino al 15%). Alle temperature più elevate si riduce il contenuto sia delle sostanze strutturali
  (emicellulosa e di cellulosa, mentre aumenta quello della lignina) e sia di quelle estraibili con acqua o solventi organici. Tra le molecole si formano dei collegamenti chimici, di conseguenza il legno diventa più duro. La minore densità rende più difficoltosa la tenuta delle viti, per cui è opportuno forare il legno (anche per evitare spaccature) e utilizzare viti autofilettanti.
• Emissioni: VOC e cattivi odori sono assenti. Sterilizzazione contro batteri.
• Colore: variabile (biondo, dorato, bruno) in funzione dell’aumento della temperatura, della pressione e della durata del trattamento e naturalmente della composizione chimica dell’essenza.
• Stabilità dimensionale: migliora con la perdita dell’umidità.
• Proprietà meccaniche: migliorando la durezza, in conseguenza di una maggiore rigidezza, aumenta la fragilità. Prove eseguite a flessione testimoniano generalmente una riduzione in alcuni casi estremi anche del 40% della resistenza (σc di compressione e σb di flessione, come nella tabella sotto riportata) ciò ne sconsiglia l’uso come materiale per strutture portanti.
• Lavorabilità e smaltimento a fine vita: l’incollaggio, la verniciatura o il trattamento preservante (a base acquosa) possono diventare problematici perché il legno termotrattato è meno reattivo nei confronti dell’acqua stessa. Inoltre, la ridotta bagnabilità delle superfici può portare a tempi di presa più lunghi, o ad una scarsa tenuta di vernici e di adesivi.

Per concludere, sebbene Thermo Vacuum sia ancora una tecnologia in via di sperimentazione e debba completare il processo di certificazioni necessarie per le sue diverse applicazioni, sicuramente presenta un’importante valenza etica ed ecologica, dando un notevole valore aggiunto alle specie legnose con modeste prestazioni - come abbiamo visto mediante un processo privo di additivi, gas o vapore - consentendo  così di risparmiare energia e di ridurre le importazioni, spesso illegali, di legno pregiato. 

• pubblicato Gio 21 Luglio 2016
• • Ricerca
  • Legno