Sei per cento in peso di lignina estratta da Arundo donax L. sono sufficienti a spostare in modo apprezzabile il comportamento di un bitume da pavimentazione classe 35/50. Salgono il punto di rammollimento, il modulo complesso e il recupero dopo carico di creep; l’invecchiamento ossidativo procede più lentamente. Dopo l’invecchiamento severo di lungo termine, però, calano vita a fatica, duttilità, resistenza alla fessurazione a bassa temperatura e proprietà adesive.
Il quadro emerge dalla ricerca di Rui Micaelo, Margarida Sá da Costa, Bernardo Rodrigues, Catarina Leal e Ana Luísa Fernando, pubblicata su Infrastructures (vol. 11, articolo 294, doi: 10.3390/infrastructures11090294), dedicata al comportamento reologico, alle prestazioni meccaniche e alla resistenza all’invecchiamento ossidativo di leganti modificati con lignina vegetale.
Una graminacea invasiva come fonte di lignina
La scelta della materia prima è il primo elemento distintivo del lavoro. Arundo donax L. è una graminacea invasiva a rapida crescita, caratterizzata da un elevato contenuto di lignina: una combinazione che la colloca tra le biomasse sostenibili candidate alla modifica dei bitumi. La lignina impiegata nelle prove è stata isolata con il metodo Acid Detergent Lignin, che restituisce una polvere fine con particelle comprese tra 50 e 300 µm.
Compatibilità fisica con la matrice bituminosa
La spettroscopia infrarossa (FTIR) conferma la natura poliaromatica e ossigenata della lignina e definisce il tipo di rapporto che questa instaura con il bitume. L’interazione è prevalentemente fisica e passa attraverso interazioni intermolecolari di carattere polare, senza formazione di legami chimici tra i componenti. Un’indicazione che orienta la lettura degli effetti reologici: i cambiamenti del legante derivano da meccanismi fisici, non da reazioni.
Risposta reologica del legante con il 6% di lignina
L’incorporazione del 6% in peso di lignina produce variazioni significative nel comportamento del bitume 35/50. Aumentano rigidità ed elasticità e migliora la resistenza all’ornellamento. Tre indicatori raccontano in modo coerente questo andamento: punto di rammollimento più elevato, modulo complesso maggiore e recupero superiore dopo il carico di creep. Sul piano applicativo, il profilo risultante corrisponde a una maggiore capacità di contrastare le deformazioni permanenti della superficie.
Ossidazione rallentata dalle strutture fenoliche
Il secondo fronte di verifica riguarda la durabilità chimica. Dopo l’invecchiamento, gli indici di carbonile e di solfossido misurati in FTIR crescono meno che nel legante non modificato, a indicare una minore suscettibilità all’ossidazione. L’effetto viene ricondotto alle strutture fenoliche della lignina, a cui è associata una distinta attività antiossidante.
Fatica, duttilità e adesione dopo l’invecchiamento severo
I benefici immediati non si mantengono integri nel tempo. L’invecchiamento severo di lungo periodo comporta infatti una riduzione marcata della vita a fatica, della duttilità, della resistenza alla fessurazione a bassa temperatura e delle proprietà adesive del legante. Un decadimento che investe insieme il comportamento a fessurazione e la qualità dell’interfaccia bitume-aggregato, i due fronti su cui si misura la risposta della miscela nelle condizioni di esercizio più critiche.
Il bilancio complessivo resta favorevole, con una condizione. La lignina derivata da Arundo donax si conferma un modificatore sostenibile promettente per i bitumi da pavimentazione, ma dosaggio e condizioni di miscelazione richiedono una taratura accurata: il guadagno in rigidità e in resistenza all’ossidazione va bilanciato con la prestazione di frattura a lungo termine. Per chi formula miscelle bituminose, è proprio su questo equilibrio che si decide l’applicabilità concreta del modificatore.
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