La produzione di vetro, a livello mondiale, emette ogni anno 86 milioni di tonnellate di anidride carbonica, tuttavia, un nuovo tipo di vetro chiamato LionGlass, sviluppato dai ricercatori della Penn State, offre il potenziale per ridurre questa produzione di carbonio del 50%. È un vetro innovativo, per la produzione non solo richiede una quantità di energia notevolmente inferiore, ma rispetto al vetro convenzionale in silicato di soda-calce, vanta anche una maggiore resistenza ai danni.
Il team di scienziati che si sono impegnati in questa innovazione, recentemente hanno presentato una domanda di brevetto, che segna il primo passo verso l’introduzione del LionGlass sul mercato.
John Mauro, Professore di Scienza dei Materiali e Ingegneria alla Penn State, ricercatore principale del progetto ha affermato:
«Il nostro obiettivo è rendere la produzione del vetro sostenibile a lungo termine. LionGlass elimina l’uso di materiali in lotti contenenti carbonio e abbassa significativamente la temperatura di fusione del vetro».
Il vetro di silicato sodo-calcico, comunemente utilizzato negli oggetti di uso quotidiano, dalle finestre alle stoviglie in vetro, viene prodotto fondendo tre primari materiali: sabbia di quarzo, soda e calcare. La soda è carbonato di sodio, il calcare è carbonato di calcio, quando vengono fusi, entrambi rilasciano anidride carbonica (CO2), un gas serra che trattiene il calore.
John Mauro ha affermato:
«Durante il processo di fusione del vetro, i carbonati si decompongono in ossidi e producono anidride carbonica, che viene rilasciata nell’atmosfera, ma la maggior parte delle emissioni di CO2 proviene dall’energia richiesta per riscaldare i forni alle alte temperature necessarie per la fusione del vetro. Le temperature di fusione con LionGlass si abbassano di circa 300-400 °C, ciò porta a una riduzione del consumo energetico di circa il 30% rispetto al vetro sodo-calcico tradizionale».
Il LionGlass non solo è più rispettoso dell’ambiente, ma è anche molto più resistente del vetro convenzionale. I ricercatori hanno dichiarato di essere rimasti sorpresi nel constatare che il nuovo vetro, che prende il nome dalla mascotte Nittany Lion della Penn State, possiede una resistenza alle crepe significativamente superiore rispetto al vetro convenzionale. È stato sottolineato che alcune composizioni di vetro che sono state testate dal team di ricercatori, avevano una resistenza alle crepe così forte da non rompersi nemmeno sotto un carico di un chilogrammo di forza generato da un penetratore in diamante Vickers.
Il LionGlass è 10 volte più resistente alle crepe rispetto al vetro sodo-calcico standard, che forma crepe sotto un carico di circa 0,1 chilogrammi. I ricercatori hanno spiegato che i limiti del LionGlass non sono stati individuati perché hanno raggiunto il carico massimo consentito dall’apparecchiatura per il test di indentazione.
John Mauro ha affermato:
«La resistenza ai danni è una proprietà particolarmente importante per il vetro, pensate a tutti i modi in cui ci affidiamo alla resistenza del vetro, nell’industria automobilistica ed elettronica, nell’architettura e nelle tecnologie di comunicazione come i cavi a fibre ottiche. Persino nel settore sanitario, i vaccini vengono conservati in confezioni di vetro robuste e chimicamente resistenti. Spero che la maggior resistenza di LionGlass significhi che i prodotti creati con esso possano essere più leggeri. LionGlass poiché è 10 volte più resistente ai danni rispetto al vetro attuale, potrebbe essere significativamente più sottile. Dovremmo essere in grado di ridurre lo spessore e ottenere lo stesso livello di resistenza ai danni. Avere un prodotto più leggero, è ancora meglio per l’ambiente, perché utilizziamo meno materie prime e abbiamo bisogno di meno energia per produrlo; si riduce l’energia necessaria anche per trasportare il vetro, quindi è una situazione vincente per tutti».
Il team di ricerca sta ancora valutando il potenziale di LionGlass. Hanno depositato una domanda di brevetto per l’intera famiglia di vetri, ciò significa che ci sono molte composizioni all’interno della famiglia LionGlass, ognuna con le proprie proprietà distinte e potenziali applicazioni. Ora stanno esponendo varie composizioni di LionGlass a una serie di ambienti chimici per studiarne le reazioni. I risultati aiuteranno il team a sviluppare una migliore comprensione di come il LionGlass possa essere utilizzato in tutto il mondo.
John Mauro in conclusione ha dichiarato:
«Gli esseri umani hanno imparato a produrre il vetro più di 5.000 anni fa e da allora è stato fondamentale per portare la civiltà moderna al punto in cui si trova oggi. Ora ci troviamo in un momento in cui abbiamo bisogno del vetro per contribuire a plasmare il futuro, poiché dobbiamo affrontare sfide globali come le questioni ambientali, le energie rinnovabili, l’efficienza energetica, l’assistenza sanitaria e lo sviluppo urbano. Il vetro può svolgere un ruolo fondamentale nella soluzione di questi problemi, noi siamo pronti a dare il nostro contributo».