Innovazione. Quando si parla di tessuti high-tech, la maggior parte delle persone pensa ad un abbigliamento intelligente con sensori o batterie. I tessuti tecnici stanno rivoluzionando un'ampia gamma di industrie. Essi aprono opportunità di mercato completamente nuove per gli imprenditori.

Tessile in costruzione di cemento suona insolito. Ma se per l'armatura si utilizza carbonio, fibra di vetro o tessuto plastico invece dell'acciaio per armature soggette a ruggine, non solo aumenta la vita utile delle strutture in calcestruzzo - 200 anni, secondo le stime degli esperti - ma anche il risparmio di materie prime.

"Il calcestruzzo tessile consente costruzioni molto più sottili, stabili e staticamente sicure nonostante il peso ridotto", spiega Johannes Diebel. Per il cemento armato, l'acciaio di armatura doveva essere ricoperto di 60 millimetri di calcestruzzo per proteggerlo dalla corrosione. Dieci millimetri sono sufficienti per il rinforzo tessile, poiché non è necessaria alcuna protezione anticorrosione. "In questo modo è possibile ridurre del 70 per cento la quantità di cemento necessaria e ridurre il peso totale fino all'80 per cento. In questo modo si risparmia cemento, sabbia ed energia. E meno gas serra saranno rilasciati".

Johannes Diebel è a capo della ricerca del Forschungskuratorium Textil e. V. (Consiglio di ricerca tessile). (FKT) a Berlino. I tessuti tecnici sono la sua specialità. "Oggi, questi prodotti sono un secondo pilastro importante per molti produttori tessili. Sono utilizzati per le loro proprietà funzionali e non per il loro carattere estetico. E stanno rivoluzionando il nostro mondo in un modo che pochi di noi si aspetterebbero".

Uno degli esempi preferiti di Diebel è la protezione dell'ambiente attraverso le fibre di carbonio. Le acque reflue comunali, spiega l'esperto, sono ricche di sostanze organiche. Utilizzando le cosiddette celle a combustibile microbiche (MFC), è possibile generare elettricità da questi microrganismi. "Un effetto collaterale positivo è la degradazione di queste sostanze e quindi la depurazione delle acque reflue. Entrambi riducono notevolmente i costi di esercizio - dopo tutto, gli impianti di depurazione delle acque reflue rappresentano attualmente quasi un terzo dei costi dell'elettricità comunale".

Le celle a combustibile microbiche utilizzate sono costituite da due elettrodi e dai cosiddetti batteri eso-elettrogeni - microrganismi nelle acque reflue che possono trasferire elettroni ai metalli nel loro ambiente. L'anodo delle celle a combustibile è costituito da materiale poroso in cui si trovano questi microrganismi. Gli elettroni trasferiti all'anodo scorrono al catodo attraverso un filo. Questo produce elettricità tecnicamente utilizzabile.

Le prestazioni di tali celle a combustibile si fermano o cadono con gli elettrodi - più alta è la conducibilità e più batteri possono essere depositati, migliori sono le loro prestazioni. Alla RWTH Aachen University, l'Institute of Textile Technology e l'Institute of Applied Microbiology stanno quindi ricercando elettrodi fatti di fibre di carbonio intrecciate. I tessuti in fibra offrono un'ampia superficie. Il carbonio è elettricamente conduttivo, resistente alle sostanze chimiche e alle acque reflue e può essere facilmente trasformato in strutture tessili in processi familiari. Elettrodi di carbonio migliori aumentano l'efficienza delle celle a combustibile microbiche.

Gli impianti di trattamento delle acque reflue urbane potrebbero così rendere più economico il trattamento delle acque reflue e ridurre i costi. Per le medie imprese nel campo della produzione di tessuti, ciò offre un'opportunità molto interessante per aumentare significativamente il loro fatturato e aprire una gamma di applicazioni completamente nuova. Stime preliminari indicano un fabbisogno di almeno 2,5 milioni di metri quadrati di tessuto di carbonio solo in Germania.

Il Consiglio di fondazione per la ricerca tessile presenta tali idee nei suoi rapporti annuali e gestisce anche una banca dati in cui è possibile effettuare ricerche su temi, tecnologie e partner di progetto. Qui sono disponibili tutti i risultati delle ricerche degli ultimi anni. "Si tratta di un tesoro soprattutto per le medie imprese che vogliono riconoscere le tendenze e aprire le lacune del mercato", afferma Diebel. "Crediamo che il futuro dell'industria tessile risieda in settori come la medicina e la salute, l'architettura e l'edilizia, la mobilità e la protezione dell'ambiente. In realtà, non c'è un settore della vita che non sarà coperto da prodotti tessili innovativi".

In effetti, le idee sono impressionanti. L'ultimo rapporto annuale di ricerca elenca da solo decine di progetti con applicazioni rivoluzionarie.

In collaborazione con l'azienda spagnola NEOS, ad esempio, ITV Denkendorf Produktservice GmbH ha sviluppato un metodo tessile per il trattamento dell'ernia dei dischi. In questa dolorosa malattia, l'anello esterno del disco intervertebrale si strappa a causa di un carico errato o eccessivo della colonna vertebrale. Il nucleo gelatinoso si gonfia, preme sui nervi del midollo spinale che passa e provoca una reazione infiammatoria. Questo causa molto dolore. Inoltre, l'effetto di smorzamento crolla nel sito interessato.

La terapia attuale consiste principalmente nel trattare il dolore da solo. Con l'avanzare della malattia, il nucleo gelatinoso viene scomposto dal corpo e le due vertebre sopra e sotto la zona interessata crescono insieme - e questo naturalmente ad un certo punto compromette la mobilità.

NEOS Surgery di Barcellona ha avuto l'idea di sviluppare uno schermo tessile, che viene guidato tra le due vertebre interessate. Può essere aperto per chiudere il nucleo del disco intervertebrale e quindi la fessura dall'interno. I primi studi clinici sono attualmente in corso nei pazienti.

Affascinanti sono anche le medicazioni per ferite sviluppate a Dresda sotto l'egida dell'Istituto per le macchine tessili e la tecnologia dei materiali tessili ad alte prestazioni. Grazie a sensori a base tessile, consentono il monitoraggio continuo di ferite poco cicatrizzanti, come quelle dei diabetici. Ciò consente ai medici di riconoscere i disturbi nel processo di guarigione della ferita e di reagire di conseguenza rapidamente. I sensori misurano la temperatura e i valori di lattato e perossido di idrogeno, sono gentili con la pelle e resistono alla tensione e alla pressione.

Un progetto dell'Istituto tedesco per la ricerca tessile e delle fibre di Denkendorf (DITF) e dell'Istituto per la chimica tessile e le fibre chimiche (ITCF) si occupa anche dei carichi meccanici. I ricercatori hanno sviluppato un metodo per misurare i fattori di stress nei materiali compositi e nei tessuti tecnici su grandi superfici e rilevare tempestivamente i danni.

Questo viene fatto utilizzando paste e inchiostri a base di argento elettricamente conduttivi. Possono essere applicati ai materiali mediante stampa serigrafica o a getto d'inchiostro e fungono da elettrodi. Se i tessuti stampati sono anche leggermente deformati, la resistenza cambia. La forza e il numero di deformazioni è correlato alla forza e al numero di deflessioni negative dei segnali di misura. A seconda del tipo di sollecitazione, viene creata una curva tipica e periodicamente ricorrente del segnale.

Il processo è altamente efficiente perché devono essere stampate solo quelle aree che sono esposte a particolari sollecitazioni. In questo modo è possibile per la prima volta controllare continuamente i componenti su un'ampia superficie, migliorando nel contempo la qualità dei prodotti. I produttori di materiali a base di fibre per l'armatura del calcestruzzo utilizzato nell'edilizia o nell'ingegneria meccanica possono così attingere a una fonte di reddito completamente nuova. Altri profittatori sono gli stampatori e i finitori. Anche nel campo dei tessuti tecnici, dove la sicurezza è essenziale, si possono immaginare un'ampia gamma di applicazioni: Cinture, corde, abbigliamento da lavoro, di sicurezza o militare, ma anche prodotti sportivi e per il tempo libero.

"In qualità di organizzazione ombrello dei 16 istituti tessili tedeschi, il nostro compito è quello di contribuire al coordinamento della ricerca istituzionale nel settore tessile e dell'abbigliamento", spiega Johannes Diebel. Oggi, più di 1200 ricercatori stanno lavorando su nuovi materiali a base di fibre, materiali e compositi tessili in questi istituti. "Garantiamo l'ulteriore sviluppo strategico della ricerca sui materiali a base di fibre e sosteniamo il trasferimento dei risultati alle piccole e medie imprese. Dai un'occhiata al nostro tesoro. Sono sicuro che troverai qualcosa per dare una spinta alla tua attivita'".

Autore: Dr. Ludger Weß

Foto: DZP // Ansgar Pudenz // DITF // Composto di calcestruzzo al carbonio/Thilo Schoch