Analisi di fibre ligneocellulosiche

Lo scopo del lavoro è quello di caratterizzare la fibra vegetale del giacinto d'acqua utilizzando tre diverse tecniche (TG, PY-GC ed ATR) con l'obiettivo di correlarne le informazioni ottenute. Le analisi sono state effettuate su fibre non trattate e trattate in modo da renderle potenzialmente compatibili con matrici polimeriche termoplastiche. Una possibilità di sfruttamento di questa pianta potrebbe, infatti, consistere nell'utilizzarla come rinforzo in compositi polimerici/fibra vegetale, con matrice polimerica poliolefinica a basso costo. Tuttavia per far sì che le fibre ligneocellulosiche possano essere utilizzate per la produzione di compositi, è necessario aumentare la compatibilità tra la matrice polimerica, in genere idrofoba, e la fibra vegetale idrofila e quindi effettuare dei trattamenti sulla fibra o sul polimero-matrice. Questi trattamenti sono facilmente realizzabili in paesi progrediti e sviluppati, ma difficilmente trasferibili a paesi sottosviluppati come il Niger in cui il giacinto d'acqua prevalentemente cresce e si sviluppa. Per poter quindi realizzare una filiera auto sostenuta di produzione dei pannelli in tali paesi è necessario che anche il trattamento di compatibilizzazione sia realizzabile in loco. A tale scopo possono prestarsi i trattamenti con alcali, che necessitano di composti basici, reperibili anche in questi paesi, e tecnologie molto semplici. Innanzitutto la pianta, seccata naturalmente è stata separata manualmente nelle foglie (parte scura della pianta) e nei fusti (parte chiara della pianta); successivamente su tali parti sono stati effettuati diversi trattamenti: con etanolo, per rimuovere eventuali cere, e con soluzioni basiche di Ca(OH)2 e KOH, filtrandole e recuperandone poi il residuo. Nei fusti si sono separate ulteriormente, sempre manualmente, la parte interna, spugnosa, da quella esterna. Poiché le fibre vegetali sono principalmente costituite da un insieme di cellulosa, emicellulosa e lignina variamente organizzate ed al quale sono associati alcuni minerali (in particolare silicati), i trattamenti rimuovono alcune di queste componenti. Infatti, in queste condizioni si sciolgono principalmente l'emicellulosa e la lignina permettendo una miglior dispersione ed ancoraggio della fibra cellulosica residua alla matrice. Le fibre così trattate e quelle originali sono poi state caratterizzate con tre diverse tecniche (ATR, PY- GCMS e TGA) al fine di rilevare le modificazioni subite dal campione. Nell'analisi dei dati si è cercato di rilevare le modificazioni strutturali subite dalle fibre e specificatamente rilevabili con ogni tecnica e di correlare i vari risultati delle diverse analisi: l'ATR è, infatti, sensibile a modificazione dei gruppi funzionali presenti nelle componenti della fibra, la TGA alla stabilità termica di tali componenti nel loro complesso e la PY-GC/MS ai prodotti che si ottengono per degradazione pirolitica. L'analisi delle componenti principali (PCA) è infine stata utilizzata per interpretare i dati ottenuti con le diverse tecniche analitiche e caratterizzare i campioni per morfologia (parte della pianta, foglia o fusto) e trattamento chimico subito. Da ciò si può arrivare a comprendere quali modificazioni strutturali siano state indotte dai trattamenti sulle singole parti della pianta confrontandole con le fibre non trattate ed attribuendole, per ogni tecnica, a specifici segnali caratteristici.