Anche gli pneumatici puntano al green

di Lisa Borreani

Panoramica sulle ultime tendenze green nel campo degli pneumatici, un mercato previsto in forte crescita.

Il risparmio energetico è ormai presente ogni giorno nelle nostre vite e recentemente ha coinvolto moltissimi settori tra cui anche quello degli pneumatici, sempre più “verdi” sia nei materiali sia nella gestione dell’energia.

Il mercato delle coperture si prevede che sarà in crescita nei prossimi anni con un progressivo orientamento verso materiali e tecnologie “verdi”. I produttori naturalmente stanno sperimentando tecnologie green, tra le quali gomme prodotte da fonti più sostenibili rispetto a quelle tradizionali. Per ottenere ciò molti produttori hanno siglato partnership strategiche con ricercatori, aziende governative e del settore delle biotecnologie: lo scopo è indirizzare al meglio i loro sforzi nello sviluppo di gomma rinnovabile su scala commerciale.

Kuraray, multinazionale giapponese, già nel 2017 annunciava che il suo farnesene liquido iniziava ad essere utilizzato per la costruzione di pneumatici per veicoli leggeri.

Sumitomo Rubber ha iniziato ad usare questa gomma liquida, ricavata dalla canna da zucchero, unendola a speciali lieviti, come additivo per migliorare le prestazioni del pneumatico invernale Winter Maxx 02. Questo polimero, sviluppato in collaborazione con l’azienda di biotecnologie Amyris, è l’ingrediente chiave per aumentare l’aderenza su neve e ghiaccio.

Goodyear ha pensato all’ambiente in termini di fotosintesi clorofilliana, olio di soia, scarti del riso, lievitazione magnetica e produzione di energia.

Michelin invece si propone con uno pneumatico airless (senza aria).

Continental, grazie alla pianta del tarassaco, ha progettato la gomma Taraxagum.

Le proposte di Goodyear

L’ultimo concept di Goodyear ci proietta al futuro della mobilità con una soluzione visionaria per quella urbana che sarà più pulita, più conveniente, più sicura e più sostenibile.

Questa novità si chiama Oxygene, ed è una struttura unica che presenta muschio vivente che cresce all’interno della parete laterale. La struttura aperta e il design intelligente del battistrada assorbono e fanno circolare umidità e acqua dalla superficie della strada al loro interno, consentendo la fotosintesi e quindi rilasciando ossigeno nell’aria.

Ispirato ai principi dell’economia circolare, con particolare attenzione alla riduzione degli sprechi di materiale, delle emissioni e della perdita di energia, il concetto Oxygene di Goodyear è progettato per integrarsi perfettamente nei paesaggi urbani futuri, con diverse soluzioni nelle prestazioni:

• Pulizia dell’aria che respiriamo: Oxygene assorbe l’umidità dalla strada attraverso il suo esclusivo battistrada e assorbe CO2 dall’aria per alimentare il muschio nella parete laterale e rilasciare ossigeno attraverso la fotosintesi. In una città di dimensioni simili alla grande Parigi con circa 2,5 milioni di veicoli, ciò significherebbe generare quasi 3.000 tonnellate di ossigeno e eliminare più di 4.000 tonnellate di anidride carbonica all’anno.
• Riciclaggio di pneumatici usurati: Oxygene presenta una costruzione stampata in 3D con polvere di gomma proveniente da pneumatici riciclati. La struttura leggera e ammortizzante offre una soluzione senza forature, progettata per prolungare la vita dello pneumatico e ridurre al minimo i problemi di manutenzione, offrendo una mobilità senza preoccupazioni. Ulteriore sicurezza è garantita dalla struttura aperta dello pneumatico, che migliora l’aderenza sul bagnato aiutando ad assorbire l’acqua dal battistrada.
• Autogenerazione di elettricità: Oxygene raccoglie l’energia generata durante la fotosintesi per alimentare l’elettronica integrata, compresi i sensori di bordo, un’unità di elaborazione dell’intelligenza artificiale e una striscia luminosa personalizzabile sul fianco dello pneumatico di colore variabile tale da avvertire sia gli utenti della strada che i pedoni delle manovre imminenti, come cambi di corsia o frenate
• Comunicazione alla velocità della luce: Oxygene utilizza un sistema di comunicazione a luce visibile, o LiFi, per la connettività mobile ad alta capacità, alla velocità della luce. LiFi consente allo pneumatico di connettersi a Internet of Things, permettendo lo scambio di dati da veicolo a veicolo (V2V) e da veicolo a infrastruttura (V2I), fondamentale per i sistemi di gestione della mobilità intelligente.

I ricercatori Goodyear dell’Innovation Center dell’azienda hanno scoperto nei loro test che l’uso di olio di soia negli pneumatici può potenzialmente aumentare la durata del battistrada del 10 percento e ridurre l’uso di olio a base di petrolio fino a ventisei milioni di litri ogni anno.

La società ha scoperto che le mescole di gomma prodotte con olio di soia si fondono più facilmente con la silice utilizzata nella fabbricazione di pneumatici. Ciò può migliorare l’efficienza dell’impianto e ridurre consumo di energia e emissioni di gas serra.

Goodyear inizierà a utilizzare la cenere residua dalla combustione della lolla di riso portata in discarica, per produrre elettricità come fonte di silice ecologica da utilizzare nelle sue gomme. Ha testato la silice derivata da questa cenere di lolla negli ultimi due anni presso il suo Centro di innovazione e ha riscontrato che il suo impatto sulle prestazioni degli pneumatici è identica a quando si utilizzano materiali tradizionali.

Eagle 360 Urban è la proposta di Goodyear per pneumatici intelligenti e connessi. Si tratta di una sfera stampata in 3D, è il primo pneumatico concept alimentato dall’intelligenza artificiale e in grado di rilevare, decidere, trasformare e interagire.

La combinazione tra un battistrada morphing e una pelle bionica fornita di una rete di sensori consente allo pneumatico concept di verificare il proprio stato e raccogliere informazioni sull’ ambiente, compresa la superficie stradale.

Il pneumatico è sospeso dall’auto mediante levitazione magnetica, come alcuni treni già in uso; ciò offre diversi vantaggi come la riduzione del rumore e un maggiore comfort.

Eagle 360 Urban tramite la connettività con altri veicoli, con i sistemi di gestione delle infrastrutture, del traffico e della mobilità, acquisisce anche informazioni sui suoi dintorni in tempo reale. Lo pneumatico entrerà a far parte del “sistema nervoso” del veicolo e del mondo connesso dell’Internet of Things. In questo modo, è pronto per adattarsi rapidamente alle mutevoli circostanze, nonché alle esigenze in evoluzione di Mobility as a Service (MaaS) per le flotte e i loro utenti.

Realizzata in polimero superelastico, la pelle bionica dello pneumatico ha una flessibilità simile a quella della pelle umana, consentendole di espandersi e contrarsi. Questo strato esterno copre un materiale simile alla schiuma che è abbastanza forte da rimanere flessibile nonostante il peso del veicolo. Grazie a questa flessibilità, gli elementi dell’attuatore sotto la superficie dello pneumatico sono componenti che cambiano forma nel momento della ricezione di un segnale elettrico; funzionando come i muscoli umani, possono rimodellare le singole sezioni del design del battistrada, aggiungendo “fossette” in condizioni di bagnato o rendere più liscio il battistrada in condizioni di asciutto. Viene così riformato un nuovo battistrada con una patch di contatto più sicura.

Quando la pelle bionica dello pneumatico è danneggiata, i sensori situati nel battistrada individuano il danno, di conseguenza lo pneumatico ruota per creare una diversa zona di contatto. Ciò riduce la pressione nella zona danneggiata permettendo l’avvio del processo di autoripristino che funziona grazie a materiali appositamente studiati per poter fluire nella zona. Questi reagendo fisicamente e chimicamente tra loro formano nuovi legami molecolari, chiudendo il foro.

Primo pneumatico concept che genera elettricità

Poiché l’interesse per le auto elettriche è in forte aumento nel mercato globale, questo tipo di innovazione dovrebbe svolgere un ruolo importante sul futuro della mobilità. Concepito dagli ingegneri del Goodyear’s Innovation Center e chiamato semplicemente con il suo codice di sviluppo “BH03”, il pneumatico può trasformare la deformazione generata in energia elettrica che potrebbe essere utilizzata per le batterie del propulsore ibrido dell’auto, e per le tecnologie di bordo.

Il pneumatico genera elettricità attraverso l’azione di due tipi di materiale:

• Il materiale termoelettrico trasforma il calore generato nell’azione di rotolamento in energia elettrica.
• Il materiale piezoelettrico trasforma la pressione dovuta alla deformazione della struttura in energia elettrica.

Questo pneumatico è uno sviluppo puramente concettuale ed è progettato per far parte del processo di un pensiero innovativo dell’azienda e non è per ora prevista la sua commercializzazione.

L’importanza della canna da zucchero

La gomma liquida LFR (Liquid Farnesene Rubber) è stata formulata da Kuraray con monomero diene biobased, a base di farnesene ottenuto dalla fermentazione di canna da zucchero e poi messa a punto da Amyris. L’elastomero ottenuto presenta una viscosità molto più bassa rispetto alla gomma isoprene liquida utilizzata correntemente.

L’additivo, utilizzato per la prima volta nel settore degli pneumatici, grazie alla sua flessibilità aumenta la tenuta su strada in particolare alle basse temperature e su ghiaccio, riducendo la tendenza all’indurimento delle mescole al fine di mantenere più a lungo le prestazioni.

Kuraray e Amyris collaborano da sei anni allo sviluppo delle gomme liquide al farnesene ed insieme hanno sviluppato un processo di purificazione adatto per la successiva polimerizzazione del monomero e una tecnologia per la sintesi delle gomme. Kuraray ha quindi studiato le possibili applicazioni del materiale nell’industria degli pneumatici, mettendo a punto formulazioni con peso molecolare ottimizzato per la produzione di mescole.

Gli pneumatici “verdi” vengono costantemente ottimizzati per minimizzare la resistenza al rotolamento mediante filler come la silice. Tutto ciò si evolverà con la divulgazione di innovative gomme sintetiche non derivate dal petrolio ma derivate da prodotti naturali, provenienti da coltivazioni ecosostenibili.

La gomma liquida Kuraray (K-LR) offre varie possibilità di applicazione nella produzione degli pneumatici. In alcune parti di questi può essere utilizzata lavorandola in diverso modo per ottenere un prodotto di qualità di lunga durata.

K-LR è un componente privilegiato nella produzione di pneumatici ad alte prestazioni: riduce la viscosità migliorando al contempo la lavorabilità della mescola; migliora significativamente le prestazioni mantenendo il giusto equilibrio tra aderenza, efficienza del carburante e resistenza all’usura; ha prestazioni superiori e maggiore durata rispetto alla norma.

Ricerca e sviluppo Michelin

Michelin investe oltre 600 milioni di euro all’anno in ricerca e sviluppo e impiega 6000 ingegneri per aiutare a sviluppare nuove tecnologie e materiali.

Michelin UPTIS, lo pneumatico airless (senza aria), rappresenta un’importante innovazione sia in termini di sicurezza che di rispetto per l’ambiente. Questo prototipo, con la sua tecnologia innovativa e rivoluzionaria che elimina qualsiasi rischio di foratura, offre notevoli vantaggi aiutando gli automobilisti a sentirsi più a proprio agio; i proprietari di flotte e i conducenti di veicoli ad uso professionale saranno gli utenti ideali per ottimizzare la produttività aziendale che è rivolta a ridurre considerevolmente l’uso di materie prime, riducendo così anche gli sprechi e promuovendo la mobilità sostenibile.

È un concept, al momento, frutto della partnership tra l’azienda francese e General Motors, ma c’è già un obiettivo: farla entrare in commercio nel 2024, dopo aver effettuato tutti i necessari test. Si tratta di un modello pensato principalmente per la mobilità elettrica e, grazie alla nuova tecnologia, sarà molto più longeva.

Il prototipo UPTIS è già stato oggetto di oltre 50 brevetti relativi al design della sua struttura e dei suoi materiali di alta tecnologia. Illustra pienamente la capacità di innovazione nel promuovere una mobilità più sicura, più efficiente, più accessibile e rispettosa dell’ambiente.

“Gli uomini e le donne Michelin, premiano un’importante innovazione rivoluzionaria nel settore degli pneumatici e dimostrano l’importanza degli sforzi in termini di innovazione e mobilità sostenibile”, ha affermato Florent Menegaux, Presidente della Gruppo Michelin.

Questo prodotto, stampabile in 3D, potrà essere ricostruito fino a sei volte, contro le 2-3 di media degli pneumatici attualmente disponibili. Dunque, la longevità delle Michelin Uptis le renderà ad impatto ambientale ridotto.

Michelin e General Motors stanno effettuando numerosi test con le Chevrolet Bolt EV e, a partire dalla fine del 2019, le Michelin Uptis sono state messe alla prova nel Michigan.

In parallelo, Michelin ha scelto l’opificio di Spinetta Marengo, in Piemonte, per produrre dei nuovi pneumatici per autocarri con bassissima resistenza al rotolamento, ridotto livello di consumi e, per questo, anche ridotte emissioni di anidride carbonica.

La produzione dei battistrada, complessi e ad altissima tecnologia, comincerà già nel 2021/22: Tra gli obiettivi fissati ci sarà quello della riduzione del 20% sul consumo di energia per chilometro percorso. Il 30% delle materie prime utilizzate, in definitiva, arriverà da fonti di energia rinnovabili. Con una produzione di sostenibilità attraverso la riduzione del loro peso, questi pneumatici, potranno essere usati per il doppio della percorribilità rispetto agli attuali in commercio. E quando non saranno più utilizzabili, Michelin garantisce loro una nuova vita: diventeranno manti stradali, componenti di materiali per l’edilizia e pavimentazioni sportive.