Esercizi: Legni, metalli e plastiche

Collega ogni materiale alla sua famiglia: (a) pino, (b) compensato, (c) acciaio, (d) alluminio, (e) PVC. Famiglie: 1. metallo non ferroso; 2. legno naturale; 3. plastica; 4. pannello di legno; 5. metallo ferroso.

Secondo la loro origine, i materiali possono essere naturali, derivati (trasformati a partire da un materiale naturale) o sintetici (creati dall'essere umano). Classifica questi materiali: legno di pino, plastica, acciaio, cotone, vetro. Spiega il criterio che hai seguito in ciascun caso.

La figura mostra l'albero di classificazione dei materiali secondo la loro origine, con esempi in ogni ramo, ma una carta è coperta da un punto interrogativo, come mostra lo schema.

Quale esempio di materiale sintetico potrebbe nascondere la carta coperta? Spiega che cosa significa ciascuno dei tre rami e aggiungi a ognuno una nuova carta, con il suo esempio.

Vero o falso? Giustifica ogni risposta: (a) l'alluminio è un metallo ferroso; (b) la maggior parte delle plastiche si ottiene dal petrolio; (c) il legno è un materiale rinnovabile se si ripiantano i boschi; (d) tutti i metalli si ossidano con la stessa facilità.

Guardati intorno in aula: individua il materiale principale di cinque oggetti (il banco, la sedia, il righello, il cestino, la finestra) e classificalo in legno o pannello, metallo o plastica. Quale delle tre famiglie prevale nella tua aula?

Un'asse di legno naturale e un pannello di compensato si distinguono a colpo d'occhio. Spiega quali differenze si notano (venature continue contro strati sottili incollati) e perché il pannello è considerato un materiale derivato dal legno e non un legno naturale.

Collega ogni rifiuto alla sua destinazione: (a) una bottiglia di plastica, (b) un vecchio giornale, (c) un barattolo di vetro, (d) una sedia rotta di legno e metallo. Destinazioni: 1. contenitore verde; 2. contenitore blu; 3. contenitore giallo; 4. isola ecologica. Spiega perché la sedia non va in nessuno dei primi tre.

I telai delle finestre sono di solito di alluminio o di PVC, quasi mai di acciaio. Spiega quali proprietà rendono poco pratico l'acciaio per quell'uso (peso, ossidazione con la pioggia) e che cosa apporta ciascuno dei due materiali che si usano davvero.

I metalli si dividono in ferrosi (contengono ferro, come l'acciaio) e non ferrosi (come il rame o l'alluminio). Confronta le loro proprietà tipiche (durezza, ossidazione, conduzione dell'elettricità, peso) e collega ogni metallo a un uso abituale: acciaio, rame e alluminio con utensili e strutture, cavi elettrici, e lattine e telai di finestre.

La figura mostra due catene che vanno dalla materia prima all'oggetto finito, ma un anello è coperto, come mostra lo schema.

Quale anello manca nella seconda catena? Spiega la differenza tra materia prima, materiale e oggetto, e costruisci una nuova catena completa che inizi con «sabbia» e termini con «finestra».

I pannelli (compensato, MDF, truciolato) hanno sostituito il legno massello nella maggior parte dei mobili. Spiega due vantaggi dei pannelli (prezzo, pezzi grandi e stabili, sfruttano gli scarti di legno) e uno svantaggio (si rovinano con l'umidità, le giunzioni resistono meno).

Scegli il materiale più adatto e giustificalo con due proprietà: (a) la recinzione di un giardino: legno trattato o cartone; (b) il telaio di una bicicletta: alluminio o piombo; (c) la borraccia flessibile di uno zaino da montagna: plastica flessibile o vetro.

Una semplice penna a sfera combina diverse plastiche: il corpo rigido, la zona di impugnatura morbida e un pezzo trasparente per vedere l'inchiostro. Spiega perché non si usa un'unica plastica per tutto e quale proprietà cerca ciascun pezzo.

Un vecchio cellulare contiene plastica, vetro, rame, alluminio e perfino un pizzico di oro. Spiega perché non va buttato nella spazzatura normale, che cos'è un'isola ecologica e quali materiali pensi si possano recuperare e per cosa.

I cavi elettrici sono quasi sempre di rame e non di acciaio, anche se l'acciaio costa meno ed è più resistente. Ragiona su quali proprietà prevalgono in questa decisione (il rame conduce molto meglio la corrente ed è duttile: si lascia stirare in fili sottili) e perché il prezzo non è tutto nella scelta di un materiale.

Un tavolo può essere di pino (legno tenero) o di rovere (legno duro). Confronta il prezzo, la durezza e la facilità di lavorazione di ciascun legno, e scegline uno per il banco dell'aula-laboratorio, che riceverà colpi e graffi ogni giorno. Giustifica la tua scelta.

Analizza una tipica sedia da aula: struttura di tubo d'acciaio, sedile e schienale di polipropilene (una plastica) e tappi di gomma sulle gambe. Spiega che cosa apporta ciascun materiale all'insieme e ragiona su cosa succederebbe se tutta la sedia fosse fabbricata con un unico materiale.

Il comune sta per installare una panchina in un parco: starà all'aperto, sotto la pioggia, e subirà un uso intensivo. Valuta le opzioni di legno trattato, acciaio verniciato e plastica riciclata con i criteri di resistenza all'umidità, manutenzione e sostenibilità, e consiglia una giustificandola.

Un'azienda di imbottigliamento analizza due opzioni per distribuire succo in un raggio di 40 km: bottiglie di vetro a rendere (360 g ciascuna, con una vita utile stimata di 25 cicli di lavaggio e riutilizzo) contro bottiglie di plastica PET monouso (28 g ciascuna, destinate al contenitore giallo). Interpreta questi dati considerando il peso nel trasporto, il consumo di acqua e prodotti chimici nell'impianto di lavaggio, e la gestione finale dei rifiuti. Giustifica quale delle due opzioni ha minore impatto ambientale in questa distribuzione locale e prevedi come cambierebbe la tua decisione se il prodotto fosse distribuito a 1.500 km di distanza.

Un falegname afferma: «Per costruire i banchi dell'aula-laboratorio di Tecnologia è sempre meglio usare legno massello di pino che pannelli di truciolato nobilitato, perché ciò che è naturale offre sempre maggiore qualità e durata». Confuta tecnicamente questa affermazione: analizza come risponde ciascun materiale ai cambiamenti di umidità ambientale e ai graffi continui in un laboratorio, e ragiona su quali vantaggi apporta il truciolato rispetto allo sfruttamento sostenibile delle risorse forestali e al costo economico.

Un'azienda commercializza un detergente in un contenitore formato da una bottiglia di plastica PET, un tappo di polipropilene e un'etichetta avvolgente di PVC fissata con adesivo permanente. Anche se le tre plastiche sono teoricamente riciclabili separatamente, nell'impianto di riciclaggio questo contenitore risulta quasi impossibile da valorizzare e si degrada a rifiuto di bassa qualità. Spiega perché ciò accade a livello tecnico rispetto al riciclaggio di una lattina di acciaio e riprogetta il contenitore applicando criteri di ecodesign per garantire che possa essere riciclato con alta qualità.

Nell'aula-laboratorio disponete di listelli di legno provenienti da pallet scartati e tratti di tubo di rame avanzati da un cantiere. Vuoi progettare un appendiabiti da parete resistente per appendere zaini fino a 7 kg. Elabora un progetto dettagliato (mediante schizzo quotato o descrizione tecnica) indicando quale funzione svolge ciascun materiale secondo le sue proprietà meccaniche, come li unirai in sicurezza e quali controlli o trattamenti preliminari indispensabili devi eseguire su questi materiali usati prima di lavorarli per evitare incidenti o rotture.

A un impianto di selezione arriva una miscela triturata di lattine di acciaio (densità: 7,8 g/cm³), lattine di alluminio (densità: 2,7 g/cm³) e frammenti di bottiglie di polietilene (densità: 0,95 g/cm³). Un elettromagnete separa in un primo passaggio i pezzi di acciaio, ma lascia passare insieme quelli di alluminio e di plastica. Giustifica perché accade questo secondo le proprietà magnetiche dei metalli e progetta un sistema tecnico continuo che permetta di separare l'alluminio dalla plastica sfruttando l'acqua (densità: 1,0 g/cm³) e le differenze di densità tra i due materiali.

Dopo il divieto delle plastiche monouso, un fast food sostituisce i suoi bicchieri con cartone non trattato e le sue forchette con legno non rivestito. I clienti si lamentano che i bicchieri si ammorbidiscono e gocciolano dopo pochi minuti da quando vengono riempiti con una bibita, e che le forchette si scheggiano e assorbono il grasso del cibo. Spiega quali proprietà tecniche e igieniche sono venute meno in questi materiali, proponi quali soluzioni tecniche applica l'industria per risolvere il problema e analizza quale nuovo problema ambientale si crea applicando tali soluzioni quando arriva il momento di riciclarli.

Sfida del tema. Immagina di lavorare come consulente di ecodesign. Il tuo compito è analizzare l'uso di legno, metallo e plastica in casa tua e proporre un'alternativa più sostenibile per un oggetto quotidiano.

1. Inventario domestico: Seleziona $3$ oggetti di casa tua (uno di legno, uno di metallo e uno di plastica). Misura le loro dimensioni con un righello per stimare il loro volume approssimativo e annota due proprietà tecniche chiave di ciascuno (durezza, conducibilità, leggerezza, elasticità...).

2. Consultazione ufficiale: Entra nel sito dell'ISTAT (o del Ministero dell'Ambiente e della Sicurezza Energetica) e consulta il tasso di riciclaggio degli imballaggi di plastica e di metallo in Italia (per esempio, tassi vicini al $51,5\,\%$ rispetto al $85,0\,\%$). Annota i dati ufficiali e confrontali.

3. Proposta di riprogettazione: In un foglio di calcolo di LibreOffice Calc, raccogli i dati in una tabella comparativa e scrivi una breve proposta: con quale materiale (legno certificato o metallo riciclabile) sostituiresti l'oggetto di plastica analizzato per migliorarne l'impatto ecologico senza perdere funzionalità? Giustificalo secondo le sue proprietà meccaniche.

Verranno valutati:

• Identificazione e caratterizzazione tecnica corretta dei tre materiali.

• Rigore nell'ottenimento di misure dirette e nella consultazione di statistiche ufficiali.

• Giustificazione coerente della riprogettazione secondo proprietà fisiche e riciclabilità.

• Chiarezza e ordine nel documento realizzato con LibreOffice.