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La transizione verso i Materiali Avanzati nel mercato dell’insonorizzazione industriale: una review

Introduzione

Nel nostro primo articolo dedicato all’argomento, abbiamo anticipato il trend verso l’integrazione di materiali sostenibili e avanzati che potrebbero avere diverse applicazioni nel settore dell’insonorizzazione industriale.

Sostenuti da nuove ricerche, dati e approfondimenti, continuiamo a condurre un’analisi approfondita su tali fenomeni di transizione, approfondendo soluzioni che sono state studiate e proposte in alcuni contributi accademici.

Lo scopo di queste indagini sperimentali è stato quello di esplorare il potenziale di assorbimento acustico e di attenuazione del suono delle componenti che impiegano materiali alternativi, le quali si stanno affermando come validi sostituti alle soluzioni tradizionali.

 

1. Pannelli acustici realizzati a partire da gambi di mais

Ramshankar et. al (2021) hanno portato avanti un progetto di ricerca volto a produrre un pannello fonoassorbente usando gambi di mais. Quest’ultima è considerata una componente vantaggiosa in quei settori in cui si incontra regolarmente la necessità di risolvere il problema dell’inquinamento acustico, in quanto tali elementi strutturali potrebbero fornire un supporto significativo in ottica di eliminazione dei suoni dannosi e garantire così un ambiente di lavoro più sicuro.

Lo studio parte anche dal presupposto che molte soluzioni di insonorizzazione commercializzate disponibili sul mercato non siano convenienti dal punto di vista economico. L’utilizzo di pannelli fonoassorbenti a base di rifiuti agroalimentari può rappresentare una soluzione importante anche in questi termini.

Basando la loro metodologia empirica sul cosiddetto “test di impedenza”, e partendo dal confronto trai i vari coefficienti di assorbimento acustico, Ramshankar et. al (2021) sono arrivati alla conclusione che il gambo di mais garantisce prestazioni migliori rispetto a molti altri materiali. Tuttavia, l’informazione più preziosa è fornita dall’evidenza empirica che i pannelli di rifiuti agricoli non causano alcun danno all’ambiente. Inoltre, i costi di produzione sono anche molto limitati rispetto ad altri prodotti.  Nel complesso, il gambo di mais come soluzione di insonorizzazione riesce a raggiungere tre obiettivi principali in uno: efficienza dei costi, sostenibilità e prestazioni.

 

2. Metamateriali con un focus sull’insonorizzazione in ambito marine

I metamateriali sono soluzioni che hanno proprietà elettromagnetiche la quali normalmente non fanno parte degli elementi naturali. D’amore et. al (2022) hanno studiato una “metasoluzione” – come è stata sintetizzata nella loro ricerca – che ha il potenziale adatto a sostituire le soluzioni tradizionalmente adottate soprattutto per quanto riguarda l’insonorizzazione navale.

Le tecniche di attenuazione del rumore finalizzate all’insonorizzazione delle apparecchiature navali stanno diventando un asset essenziale al fine di garantire i livelli di comfort richiesti dalle norme presenti a bordo delle navi. Come evidenziato da D’amore et. al (2022), i metamateriali acustici “sono progettati per controllare, dirigere e manipolare le onde sonore. Questo risultato si ottiene solitamente mediante la ripetizione periodica nello spazio di una cellula primitiva elementare, accuratamente ottimizzata nella sua topologia e geometria”.

I pannelli realizzati in metamateriali hanno caratteristiche idonee per diventare soluzioni sostenibili da collocare a bordo delle navi in alternativa ai tradizionali prodotti in lana minerale (lana di roccia o vetro). Questo tipo di soluzione potrebbe aprire la strada alla lenta ma inesorabile sostituzione dei sistemi tradizionali usati per il controllo delle vibrazioni e del rumore in altre configurazioni di insonorizzazione marina.

 

Conclusione

Stopson Italiana sta accrescendo ulteriormente la propria consapevolezza dell’impatto ambientale provocato dalle metodologie convenzionali. È chiaro come la ricerca e gli studi accademici stanno ampiamente contribuendo ad alimentare la transizione verso i materiali sostenibili offrendo molti spunti al contesto applicativo.

E’ stato dimostrato che i materiali avanzati ed ecologici sono già una risorsa indispensabile per gestire al meglio non solo le complessità legate ai processi d insonorizzazione, ma anche al fine di rendere il settore più incentrato sulla redditività. I tecnici e gli specialisti delle superfici sono chiamati ad abbracciare queste conoscenze e sfruttare le opportunità offerte dalle soluzioni più recenti.

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La transizione verso i materiali sostenibili nel mercato dell’insonorizzazione industriale: una review

Introduzione

Come sta accadendo in molti altri settori industriali, anche l’ecosistema globale dell’insonorizzazione assiste a una lenta ma inesorabile transizione verso l’impiego di materiali biodegradabili e sostenibili. I produttori nel futuro dovranno integrare materiali ecologici e sostenibili con quelli tradizionali nella progettazione delle unità di controllo del rumore industriale. Occorre sempre di più adeguarsi ai trend di sostenibilità in atto e a quei requisiti dettati dalle esigenze del periodo corrente.

Eppure, molto prima del momento in cui la sostenibilità è stata finalmente posta all’apice dell’agenda di molte aziende di costruzione industriale, i ricercatori hanno scoperto che i materiali naturali possono essere utilizzati efficacemente nella costruzione di architetture fonoassorbenti al fine di contenere l’inquinamento acustico.

Tuttavia, oltre a proteggere la qualità ambientale complessiva, sembra che i materiali naturali possano risultare davvero efficaci quanto le soluzioni convenzionali.

 

Materiali e tecniche più utilizzate: lo scenario attuale

Come riscontrato da un recente studio di FMI sullo stato di salute del mercato globale dell’insonorizzazione, polimeri e compositi rimangono ancora i materiali più impiegati per la produzione di insonorizzanti. È ampiamente noto che polimeri e materiali compositi abbiano proprietà di isolamento acustico più elevate rispetto ad altri materiali come vetro, metallo e tessuto.

Va tuttavia sottolineato che i recenti sviluppi nella ricerca e nello sviluppo di materiali compositi hanno fornito loro le risorse di biodegradabilità e riciclabilità che necessitavano, il che ha portato automaticamente anche a un aumento delle vendite. Lo studio stima che nel solo 2018 sono state vendute oltre 4 unità di controllo del rumore industriale su 10 realizzate in polimeri e compositi.

 

Materiali industriali ecologici

Le soluzioni acustiche naturali si stanno convertendo sempre più in una valida alternativa alle tradizionali applicazioni sintetiche. La sfida consiste nello sviluppo di assorbitori completamente sostenibili, sia a partire da biomassa che da materiali riciclati.

Una ricerca condotta nel 2021 dall’AcouTech Lab della Tallinn University of Technology ha delineato una premessa importante in questo senso: per esprimere un potenziale di attenuazione del rumore sufficiente e ottenere i migliori risultati in termini di prestazioni, il design degli assorbitori dovrebbe basarsi su materiali con struttura a pori aperti, i pori dovrebbero avere dimensioni ridotte e il materiale del nucleo dovrebbe avere un’elevata elasticità, mentre lo spessore del materiale dovrebbe essere sufficientemente grande da offrire un’attenuazione ragionevole alle frequenze più basse.

Come nel caso dei materiali convenzionali, le prestazioni degli assorbitori dipendono dunque in gran parte anche dalle loro fibre e dalla struttura dei pori. Le fibre di cotone hanno proprietà di assorbimento acustico paragonabili alla lana di roccia e alla fibra di vetro, le quali vengono solitamente impiegate per realizzare assorbitori convenzionali. La porosità del cotone consente di ricevere e quindi contenere l’energia sonora con facilità, e inoltre rende il materiale compattabile, in modo che i progettisti possano formarlo in fogli spessi che intrappolano e disperdono il suono.

 

Conclusione

Quanto emerge da questa review è una necessità da parte delle aziende di insonorizzazione di utilizzare in primis materiali a base di cotone per lo sviluppo dei proprio prodotti, soprattutto con l’obiettivo d’azione di ridurre echi e riverberi. Vi è dunque un’opportunità concreta per lanciare linee di prodotti ecologici che includano soluzioni insonorizzanti come pareti e pannelli acustici, deflettori e fodere acustiche HVAC principalmente realizzate con cotone riciclato o fibre sintetiche riciclate. Ulteriori ricerche basate sulla proposta di nuove soluzioni materiali sono attese e aspettano di essere integrate nel contesto applicativo.