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Sin dalla sua invenzione intorno all’anno 105 in Cina, la carta come materiale per la diffusione d’informazioni ha contribuito allo sviluppo della civiltà. Svolge un ruolo fondamentale anche nell’odierna era dell’informazione, con i media elettronici onnipresenti nelle case, uffici e anche nelle nostre tasche.

I nostri cervelli in modo diverso elaborano informazioni sulla carta e sullo schermo. Le informazioni presentate sulla carta coinvolgono in modo più emotivo, producono più risposte cerebrali connesse con sentimenti interni, rispetto ai media digitali possono rendere il materiale stampato più efficace, degno d’essere ricordato. Naturalmente, la carta è comunemente utilizzata, il suo consumo globale è destinato a crescere.

L’uso della carta è collegato a notevoli problemi ambientali e di sostenibilità. Gli scienziati per molti anni hanno lavorato per sviluppare mezzi di lettura che hanno il formato di carta convenzionale, ma possono essere ristampati senza dover prima essere industrialmente riciclati.

L’idea promettente è stata quella di rivestire la carta con una sottile pellicola formata da sostanze chimiche che cambiano colore quando esposte alla luce. I tentativi precedenti hanno incontrato problemi dal notevole costo all’alta tossicità, per non parlare della difficoltà di mantenere la leggibilità e poter cancellare per il riutilizzo.

Il gruppo di ricerca presso l’University of California, Riverside, in collaborazione con Wenshou Wang presso l’Università dello Shandong in Cina, ha recentemente definito un nuovo rivestimento per la carta normale, non ha bisogno d’inchiostro, può essere stampata con la luce, cancellata e riutilizzata più di 80 volte. Il rivestimento combina le funzioni di due tipi di nanoparticelle, 100.000 volte più sottili di un foglio di carta: una particella permette di ottenere energia dalla luce, l’altra avvia il cambiamento del colore, ciò rappresenta un passo importante per lo sviluppo della carta riscrivibile.

Effetti ambientali della carta

In tutto il mondo circa il 35 per cento di alberi sono utilizzati per produrre carta e cartone. L’industria mondiale della carta è il quinto più grande consumatore di energia, rispetto a qualsiasi altra industria utilizza più acqua per produrre una tonnellata di prodotto.

L’estrazione della pasta di legno consuma grandi quantità di energia, può comprendere prodotti chimici pericolosi come la diossina. La produzione di carta comporta l’emissione nell’ecosistema acquatico di dosi elevate di sostanze nutritive come il fosforo, causa la proliferazione di alghe microscopiche che, a loro volta, non essendo smaltite dai consumatori primari, determinano una maggiore attività batterica; aumenta così il consumo globale di ossigeno, e la mancanza di quest’ultimo provoca alla lunga la morte dei pesci.

La carta anche dopo la produzione danneggia l’ambiente, il trasporto su strada genera inquinamento atmosferico, anche l’utilizzo d’inchiostro e toner danneggia l’ambiente, contamina l’acqua, avvelena il suolo, distrugge gli habitat naturali della fauna selvatica.

La carta riscrivibile utilizza ingredienti non tossici, la possibilità di riutilizzare la carta riduce i danni ambientali.

Colori che cambiano

Nello sviluppo di un rivestimento per la carta, è importante utilizzare quello trasparente, che può cambiare il colore in qualcosa di visibile e viceversa, in questo modo, qualsiasi testo o immagine può essere leggibile come su carta normale ma anche facilmente cancellabile.

Il nuovo dispositivo combina nanoparticelle tra 1 e 100 nanometri composte di due diversi materiali che possono cambiare da chiaro a visibile e viceversa.

Il primo materiale è blu di Prussia, un pigmento blu ampiamente utilizzato in modelli architettonici o inchiostri. Le nanoparticelle blu di Prussia appaiono normalmente blu ma possono diventare incolore quando sono fornite con elettroni supplementari.

Il secondo materiale è formato da nanoparticelle di biossido di titanio, quando sono esposte alla luce ultravioletta, rilasciano elettroni che rendono incolore il blu di Prussia.

La tecnica combina queste due nanoparticelle in un solido rivestimento su carta convenzionale (può essere applicata anche su teli di plastica e vetrini), in pratica quando è fatta brillare la luce ultravioletta sulla carta patinata, il biossido di titanio produce elettroni, le nanoparticelle blu di Prussia raccolgono gli elettroni, cambiano e cancellano il colore blu.

La stampa può essere fatta attraverso una maschera, che è un foglio di plastica trasparente stampato con lettere e disegni in nero. La carta è completamente blu, quando la luce ultravioletta passa attraverso le aree vuote sulla maschera, sotto sulla carta in bianco cambia le aree corrispondenti, replicando le informazioni dalla maschera alla carta. La stampa è veloce, impiega pochi secondi per essere completata.

La risoluzione è molto alta è in grado di produrre segni non più grandi di 10 micrometri, 10 volte più piccoli di quello che i nostri occhi possono vedere. Il documento rimarrà leggibile per più di cinque giorni, la sua leggibilità degraderà lentamente, man mano che l’ossigeno nell’aria assorbirà le nanoparticelle blu di Prussia per tornare al blu. La stampa può essere eseguita anche utilizzando un raggio laser, analizza tutta la superficie della carta ed espone le aree che dovrebbero essere bianche, un modo simile a come lavorano le odierne stampanti laser.

La cancellazione di una pagina è facile: il riscaldamento del foglio e la pellicola a circa 120 gradi, accelera la reazione di ossidazione, entro dieci minuti cancella completamento il contenuto stampato. La temperatura è molto inferiore a 233 gradi, quella che brucia la carta, quindi non c’è pericolo d’incendio. E’ anche inferiore alla temperatura di lavoro delle stampanti laser, deve raggiungere circa 200 gradi per fondere immediatamente il toner sulla carta.

Migliorata la stabilità chimica

L’utilizzo del blu di Prussia come parte di questo processo offre un notevole numero di vantaggi. Innanzitutto, è chimicamente molto stabile, i precedenti fogli riscrivibili solitamente utilizzano molecole organiche come le principali materie per il cambio colore, ma si rompono facilmente dopo essere state esposte ai raggi UV durante la stampa. Come risultato, non permettono molti cicli di stampa e cancellazione. Le molecole blu di Prussia al contrario, rimangono sostanzialmente intatte anche dopo l’esposizione prolungata ai raggi ultravioletti. Il test in laboratorio ha evidenziato che è stato possibile scrivere e cancellare un singolo foglio per più di 80 volte senza osservare alcuna apparente modifica all’intensità del colore o la velocità di cambiamento.

Il blu di Prussia inoltre può essere facilmente modificato per produrre colori differenti, è possibile cambiare la struttura chimica del pigmento, sostituendo alcuni elementi del ferro rame è possibile ottenere un pigmento verde, sostituire interamente il ferro con il cobalto per ottenere il colore marrone. Ora, è possibile stampare solo un colore alla volta.

L’ulteriore sviluppo di questa tecnologia renderà la carta riscrivibile un prodotto per giornali, riviste e manifesti, così come per la realizzazione di etichette riscrivibili.

Probabilmente non è fattibile sperare in una società completamente senza carta, quella riscrivibile aiuterà le persone a consumarne meno.