Ventilatore biologico bionico di Ziehl-Abegg: Migliore sotto ogni aspetto

Amministratore Delegato Peter Fenkl presenta il nuovo bio-ventilatore bionico, con cui Ziehl-Abegg è all'avanguardia nell'uso di bio-poliamidi. (Foto: Ziehl-Abegg / Achim Köpf)

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Tabella 1

•    Risparmio significativo di CO2 nella produzione
•    Riduzione del rumore
•    Ridotto consumo di energia durante il funzionamento
•    Migliore resistenza, stabilità alla temperatura, durabilità a lungo termine e proprietà meccaniche

„Con questi ventilatori possiamo risparmiare ogni anno migliaia di tonnellate di CO2 sull'ambiente“, dice il presidente del consiglio di amministrazione Peter Fenkl. La sua azienda Ziehl-Abegg presenta ora un ventilatore bio-bionico. Il nuovo ventilatore è realizzato con bio-polimeri a base di olio di ricino. Oltre al risparmio di CO2, ci sono miglioramenti in termini di resistenza, stabilità alla temperatura e durabilità a lungo termine, nonché proprietà meccaniche. Poiché la geometria delle pale incorpora conoscenze dalla bionica, il ventilatore è anche più silenzioso ed efficiente – riducendo così i costi energetici e le emissioni sonore durante il funzionamento.

Lo sviluppo innovativo viene utilizzato, ad esempio, nella tecnologia del raffreddamento (catena del freddo per alimenti fino al supermercato), in riscaldamenti, pompe di calore e per il raffreddamento dell'elettronica (data center, raffreddamento degli armadi di controllo, raffreddamento degli inverter). In linea con l'approccio sostenibile, il ventilatore è riciclabile al 100%. Nonostante la significativa riduzione dell'impronta di CO2, ci sono vantaggi anche per i progettisti di apparecchi: il ventilatore ha una maggiore resistenza chimica, una migliore resistenza agli shock termici ed è resistente all'acqua calda e al vapore.

20 anni fa, il caffè "equo" era solo una novità per pochi, ora sempre più persone guardano oltre le pubblicità, i percorsi di trasporto e i processi di produzione. Perciò, il ventilatore bio-bionico può diventare un esempio da seguire – anche se attualmente il prezzo è più alto rispetto ai prodotti petroliferi. Poiché i dati di prestazione e le dimensioni sono identici a quelli dei ventilatori convenzionali, non ci sono ostacoli tecnici – tuttavia, il mercato deve essere sensibilizzato su questo prodotto e sulle sue caratteristiche ambientali positive.

Dal punto di vista tecnico, il ventilatore bio-bionico offre diversi vantaggi oltre al beneficio ambientale: come, ad esempio, una bassissima assunzione di acqua rispetto ai prodotti petroliferi, una durata molto più lunga e una migliore resistenza chimica. „Ziehl-Abegg, in qualità di pioniere nello sviluppo di ventilatori, è anche un leader nell'uso di polimeri bio-based“, afferma il presidente Fenkl.

1. Bionica (basso rumore e basso consumo energetico)

Gli sviluppatori di Ziehl-Abegg hanno studiato numerosi animali i cui corpi sono ottimizzati per il movimento dell'acqua o dell'aria. Sono arrivati alla scoperta dell'animale più silenzioso – il ghiro.

Perché il ghiro è così silenzioso? I ghiro cacciano di notte, quando le condizioni di visibilità sono molto scarse. Perciò, i ghiro localizzano la preda con l'udito. E questo funziona solo se gli animali volano estremamente silenziosi. Come fanno? Ad esempio, una civetta delle nevi pesa quasi quanto una tortora. Tuttavia, le ali sono molto più grandi e più arcuate. Questo dà all'uccello molto più portanza a velocità più basse. Le tortore, invece, devono battere le ali molto forte, rendendole udibili anche da lontano. Inoltre, ci sono frange alla fine delle ali delle civette. Ciò fa sì che le turbolenze dell'aria sulla parte superiore e inferiore delle ali si incontrino più dolcemente – e quindi più silenziosamente – sulla parte posteriore delle ali. Per questo motivo, il bordo posteriore delle pale del ventilatore è frastagliato.

Ma non solo per la civetta gli sviluppatori dell'azienda hanno osservato attentamente: avvoltoi, aquile e cicogne hanno singole penne con piccole alette ai bordi – che riducono i vortici di resistenza alle estremità delle penne. Questo si può osservare anche sugli aerei, dove le ali hanno recentemente un piccolo angolo (Winglet) alla fine – da anni, le pale dei ventilatori di Ziehl-Abegg sono dotate di un angolo sul bordo.

La combinazione di più caratteristiche bioniche in un ventilatore riduce anche il consumo energetico durante il funzionamento.

2. Materiale biologico nel ventilatore (evitamento di CO2 durante la produzione)

Le materie prime rinnovabili contribuiscono a ridurre le emissioni di CO2 attraverso la sostituzione di risorse fossili. La pala del ventilatore è composta per oltre il 60% da Sebazinsäure, una materia prima rinnovabile ottenuta dall'olio di ricino.

L'olio di ricino, noto anche come Ricinusöl (CAS-Nr. 08001-79-4), è un olio vegetale estratto dai semi dell'albero di ricino tropicale (Ricinus communis), una pianta della famiglia delle Euphorbiaceae. È un trigliceride e in farmacia è anche chiamato Oleum Ricini s. Castoris, Oleum Ricini virginale e olio di ricino (nel mondo anglosassone castor oil, ma anche ricinus oil o oil of Palma Christi).

Nei climi temperati, la pianta cresce come annuale erbacea, nei tropici come pianta perenne. La pianta cresce rapidamente e, in condizioni ideali, può raggiungere fino a cinque metri in tre o quattro mesi. In ambienti tropicali, può raggiungere altezze di oltre 13 metri e sviluppare un tronco lignificato. In climi stagionali, la pianta muore ogni anno sopra il terreno e ricaccia con l'esposizione al sole.

Il miracolo arboreo cresce anche in ambienti semi-aridi (dal latino aridus = secco, arido), quindi può tollerare la siccità. Il principale paese produttore di olio di ricino è l'India, che contribuisce con circa 750.000 tonnellate all'anno, circa il 60% della produzione mondiale. Altri importanti produttori sono la Cina e il Brasile.

L'olio di ricino viene estratto coltivando la pianta su terreni a basso contenuto di nutrienti, e quindi non compete con la produzione di alimenti. Il miracolo arboreo o l'olio di ricino non sono alimenti.

La lavorazione del biopolimero è possibile come con le plastiche convenzionali, utilizzando macchinari standard e parametri di processo adattati.

Poiché la pianta di ricino assorbe CO2 durante la crescita, le emissioni di CO2 si riducono di due terzi rispetto ai polimeri a base di petrolio. Si tratta di un notevole risparmio di CO2. Il presidente Fenkl afferma: „Grazie all'uso di materie prime vegetali che durante la crescita hanno già sequestrato CO2, il bilancio complessivo del materiale è molto più favorevole rispetto ai polimeri di origine fossile.“ Anche considerando l'intera pala del ventilatore (incluso il 30% di fibra di vetro/GF 30), il risparmio di CO2 è ancora del 40%.

Poiché la materia prima rinnovabile costituisce oltre il 60% del materiale, questo soddisfa la definizione comune di bioplastica.

Le cosiddette biopolimeri fanno parte delle iniziative di mercato di punta della Commissione Europea, quando soddisfano le seguenti condizioni: produzione industriale sufficiente e assenza di concorrenza con gli alimenti. Entrambe queste condizioni sono soddisfatte dai biopolimeri a base di olio di ricino.

3. Il materiale biologico riduce il peso del ventilatore

Il ventilatore bio è più leggero del 6% rispetto a un prodotto in PA6 GF30 (a base fossile). Questo risultato deriva da una riduzione del 5% della densità e da un'assorbimento di umidità inferiore dell'1% (PA 6 GF 30: densità 1,36 e assorbimento di umidità 2,1-2,3%, mentre il materiale biologico con GF30: densità 1,31 e assorbimento di umidità 1,2%).

4. Il materiale biologico presenta molte proprietà positive

Per i clienti, il nuovo materiale offre numerosi vantaggi, ampliando le possibilità di utilizzo di questo ventilatore. 

•    Maggiore resistenza chimica (resistenza alle crepe sotto stress in presenza di sostanze chimiche aggressive)
•    Resistente all'acqua calda e al vapore (alta resistenza all'idrolisi)
•    Assorbe il 50% in meno di umidità
•    Più stabile dimensionalmente
•    Migliore resistenza agli shock termici
•    Buon comportamento all'usura/abrasione

5. Il legno non è adatto come sostituto di materiali fossili

L'uso del legno come materiale sostitutivo non è una soluzione per Ziehl-Abegg, poiché avrebbe un impatto diretto sui proprietari di case e appartamenti che riscaldano con legno o pellet (vedi Tabella 1).

Iniziativa di mercato principale dell'UE

Nel 2007, la Commissione Europea ha avviato l'iniziativa di mercato principale (LMI) e ha selezionato i prodotti biobased come uno dei sei mercati obiettivo. L'obiettivo della LMI è di contribuire significativamente a valorizzare il potenziale dei prodotti biobased e a migliorarne la competitività attraverso misure orientate alla domanda.

Problema di economicità: Secondo gli esperti intervistati, il principale ostacolo rimangono i costi più elevati rispetto alle alternative di prodotto, rendendo spesso poco conveniente lo sviluppo di processi di produzione biotecnologica.

Contesto:
Ai prodotti biobased viene attribuito un notevole potenziale per ridurre l'impatto ambientale della produzione, migliorare la salute, come alternativa sostenibile alle risorse fossili e per garantire la competitività internazionale dell'industria tedesca ed europea attraverso una leadership tecnologica. Tuttavia, attualmente, questo potenziale non viene pienamente sfruttato. Diversi ostacoli contribuiscono a ciò, come la mancanza di competitività dei costi, la scarsa accettazione nell'industria manifatturiera, la prevalenza di "time to market", normative sfavorevoli e la preferenza relativa dell'uso energetico rispetto a quello materiale della biomassa. La grande eterogeneità dei prodotti e la vasta gamma di applicazioni (ad esempio, biochemicals, lubrificanti e plastiche per imballaggi, ma anche nel settore edile o automobilistico) complicano un supporto mirato.

Strategia high-tech del governo federale (2006)

La strategia high-tech del governo mira a portare la Germania in prima linea nei principali mercati del futuro. La pianta come fornitore di materie prime è uno dei 17 settori di innovazione definiti. In questo contesto, la Germania si propone di raggiungere entro il 2015 la posizione di leadership europea nella biotecnologia vegetale e nella selezione delle piante, espandendo significativamente l'uso di risorse rinnovabili e di materie prime sostenibili nell'industria chimica.