Analisi Comparativa e Life Cycle Assessment di compositi rinforzati con fibre di vetro e lino: influenza della matrice termoindurente e termoplastica sulla produzione e sull'impatto ambientale

Abstract

In un contesto in cui la transizione verso materiali a minore impatto ambientale rappresenta una priorità strategica per l’ingegneria dei materiali, il presente elaborato si propone di indagare in modo approfondito le prestazioni ambientali di differenti configurazioni di compositi fibrorinforzati. L’analisi si concentra su materiali a matrice polimerica con diverse percentuali di fibre di vetro e fibre di lino, includendo anche soluzioni ibride che combinino le due tipologie di rinforzo. L’obiettivo è mettere in luce come la natura della matrice e la composizione fibrosa influenzino l’impronta ambientale complessiva del materiale. La valutazione è stata condotta attraverso una Life Cycle Assessment (LCA) rigorosa, secondo normativa ISO, implementata mediante il software SimaPro. Particolare attenzione è stata dedicata al confronto tra matrici termoindurenti, tradizionalmente più critiche nella gestione del fine vita, e matrici termoplastiche, che offrono maggiori prospettive di riciclabilità e reimpiego. A supporto dell’analisi ambientale, è stata inoltre condotta una campagna sperimentale, presso i laboratori del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica, Gestionale e dei Trasporti (DIME) dell’Università degli Studi di Genova, finalizzata alla caratterizzazione meccanica dei materiali studiati. Le prove sperimentali hanno permesso di correlare le prestazioni strutturali dei compositi con i risultati dell’LCA, offrendo una visione integrata che coniuga sostenibilità e funzionalità ingegneristica. L’elaborato fornisce dunque un quadro comparativo articolato e scientificamente fondato, utile a orientare la selezione di materiali compositi in applicazioni che richiedono un equilibrio tra efficienza strutturale e responsabilità ambientale.

In a context where the transition toward materials with reduced environmental impact has become a strategic priority in materials engineering, this thesis aims to investigate in depth the environmental performance of different configurations of fiber-reinforced composites. The analysis focuses on polymer-matrix materials containing various proportions of glass fibers and flax fibers, including hybrid solutions that combine the two types of reinforcement. The objective is to elucidate how both the nature of the matrix and the fiber composition influence the overall environmental footprint of the material. The assessment was carried out through a rigorous Life Cycle Assessment (LCA), conducted in accordance with ISO standards and implemented using the SimaPro software. Particular attention was devoted to the comparison between thermoset matrices, traditionally more challenging in end-of-life management, and thermoplastic matrices, which offer greater prospects for recyclability and material recovery. To complement the environmental analysis, an experimental campaign was performed at the laboratories of the Department of Mechanical, Energy, Management and Transportation Engineering (DIME) of the University of Genoa, aimed at the mechanical characterization of the investigated materials. The experimental tests enabled the correlation of the structural performance of the composites with the LCA outcomes, providing an integrated perspective that combines sustainability considerations with engineering functionality. The thesis therefore offers a comprehensive and scientifically grounded comparative framework, supporting the selection of composite materials for applications that require a balanced compromise between structural efficiency and environmental responsibility.