Studio di formulazioni ecosostenibili a base di tannino di castagno come protettivi per legno

Wood is an historic and readily available material, which is why it has always been used in construction and objects. Following the industrial revolution, it lost this primacy in favour of steel, concrete and plastics, however in recent decades his market is reviving because of modern glues and treatments, which give it improved strength and durability, and because of increased market interest in green and organics goods. In this master thesis, different formulations and treatments of beech wood (Fagus sylvatica) were tested, mainly aimed at fixing chestnut (Castanea sativa) tannin within the wood structure with the purpose of increasing its durability. Various additives were used in order to fix the tannin to the wood as much as possible: proteins of natural origin but also hexamine, formaldehyde, furfuryl alcohol and glyoxal, the pH was also varied and in some tests the wood was thermo-treated at 190°. Initially, some preliminary tests were carried out on the impregnating liquid only, to study its characteristics, and then the impregnations continued on the wood, which was finally characterized with specific mechanical tests. The experiments showed that chestnut tannin is easily soluble in water allowing the wood to be impregnated with ease, however, this property also promotes its high leachability making the results of impregnation null and void when the wood is exposed to water. In preliminary tests, basic pH tannin and casein solutions showed very low leachability, although once impregnated they performed less well than expected due to poor impregnability. In contrast, acid pH impregnation of the wood with tannin only, followed by thermo-treatment provided interesting results: it was shown a loss of about 10 percent of tannins compared to 50 percent without thermo-treatment. This suggests an innovative anchoring of tannin to wood that could be extremely interesting in an all-natural preservation perspective. However, this work lacks biological tests, which are essential to assess the actual effectiveness of the treatment in increasing the durability of the wood; these tests will contribute greatly to the development of the product since the physical-mechanical tests presented in this work were encouraging.

Il legno è un materiale storico e facilmente reperibile, per questo da sempre utilizzato nelle costruzioni e nell’oggettistica. In seguito alla rivoluzione industriale ha perso questo primato in favore di acciaio, cemento e plastica, tuttavia negli ultimi decenni sta tornando in voga sia a causa delle moderne colle che dei moderni trattamenti, i quali ne conferiscono una migliorata resistenza e durabilità e sia per il maggior interesse del mercato verso il “green” ed il biologico. In questo lavoro di tesi sono state sperimentate diverse formulazioni e trattamenti del legno di faggio (Fagus sylvatica), principalmente volti a fissare il tannino di castagno (Castanea sativa) all’interno della struttura del legno con lo scopo di aumentarne la durabilità. Sono stati utilizzati diversi additivi al fine di legare il più possibile il tannino al legno: proteine di origine naturale ma anche esammina, formaldeide, alcol furfurilico e gliossale, è stato inoltre variato il pH ed in alcuni test il legno è stato termo-trattato a 190°. Inizialmente sono stati svolti alcuni test preliminari solo sul liquido impregnante, per studiarne le caratteristiche e successivamente sono state svolte le impregnazioni del legno che è stato infine caratterizzato con specifici test meccanici. Gli esperimenti hanno mostrato come il tannino di castagno sia facilmente solubile in acqua permettendo di impregnare il legno con facilità, tuttavia questa proprietà ne favorisce anche un’elevata lisciviabilità vanificando i risultati dell’impregnazione quando il legno è esposto all’acqua. Nei test preliminari le soluzioni a base di tannino e caseina a pH basico hanno mostrato una lisciviabilità molto bassa, sebbene una volta impregnate si siano rivelate meno performanti del previsto per la scarsa impregnabilità. L’impregnazione a pH acido del legno con solo tannino, seguita dal termo trattamento ha fornito invece risultati interessanti in quanto è stata evidenziata una perdita di circa il 10% dei tannini rispetto al 50% senza termo trattamento. Questo suggerisce un ancoraggio innovativo del tannino al legno che potrebbe essere estremamente interessante in un’ottica di preservazione completamente naturale. Questo lavoro è tuttavia privo di test biologici, fondamentali per valutare l’effettiva efficacia del trattamento nell’aumentare la durabilità del legno, questi test contribuiranno in modo determinante allo sviluppo del prodotto visto che i test fisico-meccanici presentati in questo lavoro sono stati comunque incoraggianti.