Perché la gomma sintetica non può sostituire completamente la gomma naturale?
Evoluzione della gomma naturale:
Il significato della gomma nella storia umana è profondo. In particolare, l'invenzione della ruota ha cambiato drasticamente la vita umana e l'avvento del pneumatico ha migliorato l'usabilità e il comfort della ruota, rivoluzionando la mobilità umana e il trasporto di merci, aumentando così in modo significativo l'efficienza del lavoro. L'emergere del pneumatico ha consentito l'uso diffuso delle ruote.
La scoperta e l’uso diffuso della gomma hanno dato impulso allo sviluppo dell’industria automobilistica e dei pneumatici, segnando una pietra miliare cruciale nella civiltà umana. Tuttavia, la fonte primaria di gomma naturale è l’albero della gomma, che prospera nelle regioni tropicali come il Brasile e il Sud-Est asiatico. Nel frattempo, le principali aree di utilizzo della gomma sono concentrate nelle regioni economicamente sviluppate, portando a un significativo squilibrio tra domanda e offerta di gomma. In particolare, durante la prima guerra mondiale, la Germania tagliò le forniture di gomma; durante la seconda guerra mondiale, il Giappone occupò il sud-est asiatico, la principale regione produttrice di gomma naturale, limitando la fornitura di gomma all’Europa e agli Stati Uniti. Pertanto, gli scienziati hanno iniziato a sperimentare con la gomma sintetica, ottenendo risultati significativi. La produzione di gomma sintetica, indipendentemente dal clima e dalla geografia, aumentò da 23.000 tonnellate nel 1939 a 885.000 tonnellate nel 1944.
Con la fine della guerra e la stabilizzazione delle forniture di gomma naturale, insieme al boom postbellico dell’industria automobilistica e affini, la domanda di gomma aumentò vertiginosamente, mantenendo alti i prezzi della gomma naturale. Di conseguenza, la gomma sintetica ha parzialmente sostituito la gomma naturale in alcune applicazioni e campi, stabilizzandosi su una quota di mercato pari a circa 60%. Nel 2021, la produzione globale di gomma naturale è stata di 13,812 milioni di tonnellate, mentre la produzione di gomma sintetica è stata di circa 15,81 milioni di tonnellate, indicando livelli di produzione simili per entrambi.
Nonostante i continui progressi nella tecnologia e nelle prestazioni della gomma sintetica, perché non ha completamente sostituito la gomma naturale? Questa domanda cruciale e sconcertante sorge anche quando ogni produttore di gomma sintetica pubblicizza le prestazioni superiori del proprio prodotto, sostenendo che supera di gran lunga la gomma naturale. Ciò indica che la gomma naturale presenta ancora molti vantaggi prestazionali completi e insostituibili.
La gomma naturale, un prodotto della natura, ha una struttura della catena molecolare e una composizione chimica molto più complessa rispetto ai prodotti sintetizzati industrialmente, un livello di complessità che la tecnologia attuale non è in grado di replicare completamente.
I principali vantaggi della gomma naturale includono:
- Peso molecolare maggiore e struttura più complessa: L'elasticità superiore e la resistenza all'usura della gomma naturale sono attribuite principalmente alla sua struttura a catena molecolare più lunga e complessa. Queste grandi catene molecolari si intrecciano strettamente, fornendo eccellente robustezza, resistenza all'usura e resistenza allo strappo. Sotto la forza esterna, queste catene molecolari si comprimono e poi ritornano alla loro struttura originale, mostrando un'elasticità eccezionale.
- Struttura della catena molecolare più uniforme: Il componente principale della gomma, il poliisoprene, ha diversi isomeri nella sua catena polimerica. Nella gomma naturale, 100% è la struttura cis-1,4, che offre prestazioni stabili e uniformi. Al contrario, la gomma sintetizzata artificialmente non può raggiungere questo livello di uniformità della struttura molecolare interna.
- Effetti positivi di componenti sconosciuti: Oltre alle molecole di gomma, la gomma naturale contiene proteine, acidi grassi, zuccheri e altri componenti. Sebbene siano presenti in piccole quantità, possono avere un impatto positivo sulle proprietà della gomma. Ad esempio, la gomma naturale solitamente resiste alle basse temperature, ma la normale gomma sintetica potrebbe indurirsi e diventare fragile in ambienti freddi, perdendo elasticità.
La complementarità della gomma naturale e sintetica:
In sintesi, la gomma naturale presenta una resistenza meccanica eccezionalmente elevata, un'eccellente elasticità, resistenza alla fatica, resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, proprietà isolanti, tenuta all'aria, impermeabilità e capacità di isolamento termico. Tuttavia, non tutte le proprietà della gomma naturale superano quelle della gomma sintetica. Il più grande vantaggio della gomma sintetica risiede nella sua malleabilità. A seconda dell'applicazione e delle proprietà richieste, possono essere utilizzate formulazioni specifiche per esaltare alcune caratteristiche della gomma. Ad esempio, la gomma poliuretanica, una variante sintetica, mostra un'eccellente resistenza all'olio, risolvendo la debolezza della gomma naturale in quest'area. Inoltre, la gomma stirene-butadiene (SBR) offre prestazioni migliori nella resistenza alla corrosione chimica, la gomma butadiene (BR) eccelle nella resistenza al freddo, all'usura e all'elasticità, la gomma cloroprene è ottima per la resistenza all'olio, alla fiamma, all'ossidazione e all'ozono e la gomma nitrilica (NBR) ha una buona resistenza agli oli e all'invecchiamento.
Nelle applicazioni pratiche, la gomma naturale e quella sintetica si completano bene a vicenda. Prendiamo ad esempio i pneumatici per auto; sono tipicamente costituiti da più strati di gomma contenenti varietà sia naturali che sintetiche. Pertanto, allo stato attuale della tecnologia, è impossibile che la gomma sintetica sostituisca completamente la gomma naturale. Tuttavia, in alcune applicazioni, la gomma sintetica e quella naturale possono sostituirsi a vicenda e la scelta spesso dipende maggiormente dal loro prezzo. Gli alberi della gomma naturale hanno un ciclo di coltivazione lungo e una capacità produttiva limitata, il che rende il loro costo relativamente fisso e solitamente più elevato rispetto alla gomma sintetica. Tuttavia, la differenza di prezzo tra i due non è generalmente significativa, poiché la gomma sintetica è anche un’industria ad alta intensità di capitale con elevati costi delle attrezzature, lunghi periodi di recupero degli investimenti e prezzi strettamente correlati alle materie prime a monte come petrolio e gas naturale.
Attualmente, i principali tipi di gomma sintetica con una notevole produzione globale includono la gomma stirene-butadiene (SBR), la gomma butadiene (BR) e la gomma isobutilene-isoprene (IIR). La principale materia prima per queste gomme è il butadiene, con circa 70% di butadiene globale utilizzato nella produzione di gomma sintetica. Il butadiene proviene principalmente da sottoprodotti della produzione di petrolio e gas naturale, quindi la sua capacità produttiva non è particolarmente stabile e il suo prezzo oscilla con i prezzi del petrolio e del gas naturale. Naturalmente anche i prezzi della gomma naturale e di quella sintetica si influenzano a vicenda.
In conclusione, sia dal punto di vista delle prestazioni che del prezzo, la gomma naturale e quella sintetica mostrano una forte complementarità. Nessuno dei due può sostituire completamente l'altro e, con i continui progressi nei nuovi processi e tecnologie, anche le rispettive prestazioni migliorano costantemente. Ad esempio, Gomma DEF, profondamente radicata nel settore della gomma naturale, ha sviluppato formulazioni e processi unici che fanno sì che i suoi prodotti in lastre di gomma naturale si concentrino sul mercato di fascia alta. Questi prodotti presentano vantaggi distinti in termini di resistenza all'usura e all'olio negli ambienti di macinazione a umido, che li rendono particolarmente adatti all'uso come rivestimenti in gomma in varie apparecchiature resistenti all'usura, strisce assorbenti e resistenti all'usura per macchine per la pulizia dei pavimenti e tempistiche industriali resistenti all'usura cinghie.
