Le strutture di cellulosa vegetale nascondono un colore brillante
I pigmenti di interferenza vengono spesso utilizzati per conferire alle automobili un aspetto metallico di classe e al rossetto una lucentezza seducente. Generalmente creati depositando strati di un ossido metallico, generano colore per interferenza della luce diffusa all’interfaccia della loro nanostruttura. «I pigmenti di interferenza sono diversi dal pigmento basato sull’assorbimento della luce: ecco perché possono sembrare metallici», spiega Silvia Vignolini, coordinatrice del progetto PixCell e professoressa di chimica e biomateriali presso l’Università di Cambridge nel Regno Unito. «L’interferenza della luce è inoltre responsabile del colore che vediamo in una bolla di sapone: l’acqua è incolore quando la osserviamo in un bicchiere, ma non appena abbiamo uno strato d’acqua molto sottile i colori sono facilmente riconoscibili».
E luce sia
L’industria dei pigmenti ha fatto affidamento a lungo sull’uso di coloranti sintetici complessi o particelle inorganiche per produrre colori ed effetti visivi quali tonalità, luminosità e lucentezza. Una sfida per l’industria, tuttavia, è il fatto che questi pigmenti sono spesso prodotti da materiali inorganici che possono essere difficili da reperire. Molti pigmenti fanno anche largo uso di biossido di titanio, che ad alti livelli può essere dannoso. «Un’alternativa per le aziende che cercano di essere più verdi è creare strutture di pigmenti di interferenza con cellulosa vegetale», afferma Vignolini. «Molte piante, infatti, producono colori attraverso nanostrutture presenti in natura». In alcuni frutti e foglie, ad esempio, le fibre di cellulosa sono assemblate su scala nanometrica in strutture che riflettono intensamente la luce blu. Replicare il naturale processo di assemblaggio all’interno della cellula vegetale e incorporarlo nei materiali potrebbe essere cruciale per lo sviluppo di una gamma di pigmenti fotonici a base di cellulosa. Il progetto PixCell ha cercato di sviluppare ulteriormente questo concetto sotto due aspetti. In primo luogo, ha individuato possibili fonti sostenibili e rinnovabili per la cellulosa, come il legno avanzato dall’industria per la fabbricazione della carta. In secondo luogo, ha dimostrato che il metodo brevettato del progetto volto a controllare l’assemblaggio di nanocristalli di cellulosa per produrre pigmenti fotonici potrebbe essere portato a livelli di produzione. Un vantaggio fondamentale di questo approccio all’industria è che la tecnica può essere prontamente adattata alle tecnologie di emulsione industriali esistenti. «In un precedente progetto, SeSaMe, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, abbiamo scoperto che i nanocristalli di cellulosa presenti in natura sono in grado di assumere un colore specifico», aggiunge Vignolini. «Con PixCell, volevamo partire da questa scoperta e ricavarne un pigmento».
Forgiare legami tra diversi settori
L’aumento di scala ha consentito al progetto di produrre materiale sufficiente da inviare a potenziali partner industriali. Queste aziende, afferenti a settori che vanno da quello automobilistico alla cosmetica, hanno quindi potuto testare il materiale nelle proprie formulazioni. «Qualsiasi industria che utilizza il colore potrebbe essere un potenziale utente finale», afferma Vignolini. «Ad esempio, abbiamo collaborato con aziende di stampa interessate a utilizzare pigmenti di interferenza, come l’inchiostro, per prodotti quali etichette decorative». Vignolini ritiene che la creazione di una forte collaborazione e scambio di know-how con l’industria sia stata forse la più grande conquista del progetto. «Abbiamo lavorato a stretto contatto con molte aziende durante tutto il progetto e siamo stati in grado di generare conoscenza e consapevolezza su questa nuova tecnologia nonché di apprendere processi industriali rilevanti», spiega. Il gruppo del progetto sta attualmente pensando di creare un’azienda spin-off per supportare il passaggio alla commercializzazione. «In quanto laboratorio di ricerca, questa parte del viaggio è impegnativa», osserva. «Dobbiamo costruire una catena di approvvigionamento e anche essere realistici riguardo al tempo necessario per portare questa innovazione sul mercato. Tuttavia, la nostra prova di concetto è stata un traguardo importante per dimostrare la scalabilità della tecnologia».
Parole chiave
PixCell, nanostruttura, pigmento, colore, ossido metallico, metallico, cosmetica, automobilistico
