Una giornata senza silicone

Stamattina sei venuto a contatto con il silicone. Diverse volte. Nella guarnizione della macchina del caffè. Nello shampoo. Forse nelle lenti a contatto che indossi, forse nel ciuccio di tuo figlio.

Non se ne sono accorti. Nessuno se ne accorge.

Il silicone mantiene gli aerei in volo, fa battere i pacemaker e impedisce alle auto elettriche di prendere fuoco. Sigilla la Stazione Spaziale Internazionale contro il vuoto dello spazio. Ha svolto un ruolo chiave nello sviluppo della moderna cardiochirurgia. Rende possibile la transizione energetica, eppure è esso stesso estremamente difficile da riciclare.

Il mercato globale del silicone è stimato tra i 25 e i 33 miliardi di dollari.^¹ Sembra una cifra enorme. Per fare un paragone, il mercato degli smartphone vale 500 miliardi di dollari. Senza il silicone, molti di questi dispositivi sarebbero meno robusti, molti sistemi medicali più complessi e molte tecnologie energetiche più costose. Un piccolo mercato che permette a sistemi enormi di funzionare.

E se questo materiale semplicemente scomparisse domani mattina?

I. 6:30 del mattino

Prendono il telefono. Lo schermo è umido. La guarnizione in silicone che proteggeva la custodia da polvere e acqua è sparita. L'umidità si è infiltrata durante la notte. Il display sfarfalla.

Il bagno gocciola. La malta intorno alla doccia e al lavandino è sparita. La macchina del caffè perde. Lo shampoo è ruvido e appiccicoso. Manca il dimeticone, il silicone che dona morbidezza ai capelli. Semplicemente non lo sapevi.

La giornata non è ancora iniziata e già si delinea uno schema: il silicone si trova ovunque due materiali si incontrino e il legame debba funzionare. Silenziosamente. Per anni. Senza che nessuno ci pensi due volte.

II. Il modo di lavorare

Salgono in macchina. Girano la chiave. Niente.

Nei motori a combustione interna, i cappucci in silicone isolano i connettori delle candele da tensioni comprese tra 20.000 e 40.000 volt. Senza di essi, la scintilla non scoccherebbe, oppure si propagherebbe in modo disomogeneo. I tubi del turbocompressore, che devono resistere a temperature superiori a 200 gradi Celsius, sono realizzati in gomma siliconica. Anche i supporti dello scarico, le guarnizioni degli steli delle valvole e i pressacavi sono in silicone.

Ma la situazione si fa davvero seria quando si parla di veicoli sui quali l'Europa sta scommettendo il suo futuro industriale.

Un moderno pacco batterie per veicoli elettrici funziona a tensioni fino a 800 volt. Un gel di silicone termoconduttivo si interpone tra le celle agli ioni di litio e la piastra di raffreddamento, dissipando il calore in eccesso. Una guarnizione in silicone applicata automaticamente circonda l'involucro, garantendo una tenuta ermetica per oltre 15 anni e decine di migliaia di cicli termici.

Tra i singoli moduli si trovano barriere in silicone progettate per prevenire l'evento più pericoloso immaginabile: la reazione termica incontrollata. Una cella può raggiungere temperature superiori a 800 gradi Celsius. Alcune formulazioni di gomma siliconica, tuttavia, possiedono una caratteristica che nessun altro elastomero comune è in grado di offrire: non bruciano. Si ceramizzano, formando uno strato protettivo ceramico che ritarda la propagazione del fuoco. Studi condotti dalla SAE (South African Electrical Engineering) documentano questo effetto per i fogli compositi di silicone ceramizzabile.²

Anziché accelerare la propagazione del fuoco, lo rallentano. Ecco perché il silicio è ormai presente praticamente in ogni moderna batteria per veicoli elettrici, proprio dove è più importante.

III. Cascate, guerra e masse appiccicose

La storia del silicone non ha un'unica origine, bensì tre. E tutte iniziano con persone che cercavano qualcosa di diverso.

Lo scettico. Frederic Stanley Kipping, un chimico britannico, trascorse trent'anni lavorando con composti di silicio e carbonio. Ciò che scoprì furono oli e masse appiccicose che sfuggivano a qualsiasi classificazione. Nel 1937, nella sua ultima pubblicazione, scrisse che le prospettive erano "tutt'altro che incoraggianti". Morì senza sapere che le sue sostanze appiccicose avrebbero deciso guerre, riparato cuori e sigillato stazioni spaziali.

L'ingegnere. Trent'anni prima, in Norvegia, Sam Eyde aveva gettato le basi per qualcosa che lui stesso non avrebbe mai previsto. Formatosi a Berlino, Eyde aveva acquisito i diritti idrici sulle cascate norvegesi del Telemark all'inizio del secolo. Nel 1904, fondò la società Elkem con la famiglia di banchieri svedesi Wallenberg, con l'obiettivo di sfruttare l'energia idroelettrica per l'industria elettrochimica. La^Eyde era quella dei fertilizzanti, non dei siliconi. Ma l'azienda che creò sarebbe diventata, 120 anni dopo, uno dei maggiori produttori di siliconi al mondo.

La guerra. Nel 1942, i sistemi elettrici dei bombardieri alleati si guastarono ad alta quota. L'umidità sull'elettronica di accensione causava archi elettrici e guasti al motore. L'isolamento convenzionale a base di gommalacca era inutile in condizioni di freddo e umidità. Il dottor Shailer Bass della Dow Corning sviluppò un grasso siliconico per candele e cablaggi. Un prodotto semplice. Ma che permise di volare ad altitudini e su distanze che prima erano impossibili.

Quasi contemporaneamente, nel 1944, i chimici della Rhône-Poulenc iniziarono i propri esperimenti sul silicone in un laboratorio a Saint-Fons, vicino a Lione, indipendentemente dagli americani, utilizzando un processo basato sui silicati organici. La produzione industriale iniziò ^nel 1948 con il marchio RHODORSIL. ^Nel 1970, grazie a Saint-Fons, la Francia era il quarto produttore mondiale di silicone.

Tre fili intrecciati nel corso di un secolo. Rhône-Poulenc è diventata Rhodia, Rhodia Bluestar Silicones e dal 2017 la divisione siliconi si chiama Elkem Silicones, riunendosi alla casa madre norvegese, fondata da Sam Eyde nel 1904 vicino a una cascata. Lo stabilimento di Saint-Fons è tuttora in produzione.

E poi: il Silly Putty. Nel 1943, un ingegnere della GE era alla ricerca di gomma sintetica. Ciò che trovò rimbalzava, riproduceva la stampa dei giornali e si frantumava come il vetro sotto un forte impatto. Come gomma: inutilizzabile. Un produttore di giocattoli lo confezionò in uova di plastica. Ne furono vendute 300 milioni. Nel 1968, gli astronauti dell'Apollo 8 lo portarono in orbita lunare per riparare gli strumenti in assenza di gravità.

Da segreto di guerra a giocattolo per bambini, fino allo spazio. In 25 anni.

IV. Una sfera, appena più grande di una biglia

Nel settembre del 1960, il chirurgo Albert Starr aprì il torace di un uomo di 52 anni in una sala operatoria dell'Università dell'Oregon. Ciò che vi impiantò era qualcosa che non era mai esistito prima: una valvola cardiaca artificiale.³

L'idea non venne da un medico, bensì da Lowell Edwards, un ingegnere idraulico in pensione che entrò nell'ufficio di Starr con uno schizzo. Una gabbia di metallo con una piccola sfera all'interno che si apriva e si chiudeva a ogni battito cardiaco. La gabbia: Stellite, una lega di cobalto e cromo. La sfera: Silastic, un elastomero siliconico della Dow Corning.⁴

Prima di questa invenzione, i chirurghi potevano al massimo tentare di allargare una valvola cardiaca ristretta con un dito, alla cieca, attraverso un'incisione nel cuore battente.

La sfera di silicone doveva aprirsi e chiudersi a ogni battito cardiaco. 100.000 volte al giorno. 36 milioni di volte all'anno. Senza affaticarsi. Senza danneggiare il sangue. Senza essere rigettata dall'organismo. Nessun altro materiale disponibile all'epoca offriva queste caratteristiche complessive. Il metallo si corrodeva. La plastica non era biocompatibile. La gomma naturale si decomponeva.

Il primo paziente visse per dieci anni. Morì cadendo da una scala mentre dipingeva casa.⁵ Non per cause cardiache.

Nel 1989, erano state impiantate oltre 50.000 di queste valvole, senza che si fosse registrato un singolo caso documentato di cedimento strutturale del materiale in 22 anni.³

Una sfera di silicone, poco più grande di una biglia. Così ebbe inizio un nuovo capitolo nella cardiochirurgia.

V. L'anello invisibile

Il 30 maggio 2020, mentre il mondo era in lockdown, la capsula Crew Dragon di SpaceX si è agganciata alla Stazione Spaziale Internazionale. Miliardi di persone hanno assistito all'aggancio. Nessuno ha parlato della chiusura dell'aggancio.

Ci sono voluti quindici anni di lavoro di sviluppo. Pat Dunlap e Bruce Steinetz hanno guidato il team presso il Glenn Research Center della NASA.^I requisiti: funzionalità nel vuoto, resistenza a sbalzi di temperatura estremi e ai raggi UV. E non troppo appiccicoso, altrimenti avrebbe bloccato il meccanismo di aggancio. Ogni anello: fuso in un unico stampo, senza giunture, perché ogni giunzione rappresenta un punto debole.

Il materiale: gomma siliconica. Un rapporto tecnico della NASA descrive la gomma siliconica come l'unica classe di materiali elastomerici di tenuta qualificati per lo spazio che funzionano nell'intero intervallo di temperature previsto.⁷

Ogni volta che una navicella spaziale attracca alla ISS – Crew Dragon, Soyuz, Cygnus – un anello di silicio mantiene separata l'aria respirata dall'equipaggio dal vuoto dello spazio.⁶

Ancora più lontano: quando il rover Curiosity è entrato nell'atmosfera marziana nel 2012, il suo scudo termico ha raggiunto temperature superiori a 2.000 gradi Celsius. Le giunture tra le piastrelle erano sigillate con RTV 560, una gomma siliconica. Lo stesso tipo di materiale utilizzato per sigillare le piastrelle del bagno sulla Terra ha tenuto insieme un robot a propulsione nucleare mentre entrava in un'atmosfera aliena. Quando il rover Perseverance è atterrato su un altro pianeta nel 2021, le sue batterie termiche contenevano silicio ad alta purezza prodotto da Elkem, azienda norvegese, e sono atterrate su un altro pianeta.¹⁹

E gli stivali lunari di Neil Armstrong? Suole in silicone. L'impronta più famosa della storia umana, realizzata con un materiale che 26 anni prima era stato liquidato come una "pasticcia appiccicosa".

VI. 73 secondi

Il 28 gennaio 1986, in una mattinata insolitamente fredda in Florida, lo Space Shuttle Challenger decollò. 73 secondi dopo, si disintegrò. Sette persone persero la vita.

La causa tecnica: gli O-ring in fluorocarbonio Viton nei connettori del motore a razzo a propellente solido avevano perso elasticità a causa del freddo.^caldi sono fuoriusciti attraverso il collegamento difettoso. Il serbatoio esterno si è incendiato.

Non si trattò solo di un cedimento dei materiali. Fu una combinazione di debolezze progettuali, noti problemi di erosione, pressioni gestionali e la decisione di effettuare il lancio a quelle temperature nonostante gli espliciti avvertimenti tecnici. La Commissione Rogers documentò come il freddo avesse ridotto significativamente la resistenza degli O-ring e aumentato i tempi di recupero.^{8 9}

Che ci fa questa storia in un articolo sul silicone?

La risposta è scomoda. Il Viton è un'ottima gomma per alte temperature, ma si indurisce con il freddo. La gomma siliconica è uno dei pochi elastomeri che mantiene la sua flessibilità fino a -60 gradi Celsius, proprio la proprietà che mancava quella mattina di gennaio. Se il silicone sarebbe stata la scelta migliore nelle specifiche condizioni delle giunzioni SRB può essere stabilito solo da un'analisi ingegneristica completa. Ma la lezione è universale.

La temperatura è un parametro materiale, non meteorologico. E le conseguenze di una decisione sbagliata possono essere irreversibili.

VII. La polveriera

Ora la questione sta assumendo risvolti geopolitici.

La Cina controlla oltre il 70% della produzione globale di materiali a base di silicio. La tendenza è verso quasi l'80%.^¹¹ Una parte significativa proviene dallo Xinjiang. Nel 2021, la dogana e la protezione delle frontiere degli Stati Uniti (CBP) hanno emesso un ordine di blocco delle esportazioni di prodotti a base di silice provenienti dal più grande produttore cinese, sulla base di informazioni che suggerivano l'impiego di lavoro forzato.^¹²

L'Europa produce meno dell'otto percento del silicio metallico mondiale. Eppure l'industria europea – automobilistica, medica, elettronica, energie rinnovabili – ne dipende interamente. L'UE ha reagito: la legge sulle materie prime critiche (Critical Raw Materials Act) elenca il silicio metallico come materia prima strategica,^allo stesso livello di litio, cobalto ed elementi delle terre rare.

È qui che la base produttiva europea diventa fondamentale. Elkem gestisce una rete di fonderie di silicio in Norvegia – Fiskaa, Thamshavn, Rana, Salten, Bremanger – alimentate in gran parte dall'energia idroelettrica sfruttata da Sam Eyde 120 anni fa.^Wacker Chemie possiede una fonderia nella stessa area, che copre circa un quarto della domanda globale dell'azienda. Queste sono le principali linee di approvvigionamento europee per la materia prima, senza la quale la produzione di silicio sarebbe impossibile.

In quanto Paese non membro dell'UE, la Svizzera non è soggetta alla Legge sulle materie prime critiche. Tuttavia, l'industria svizzera – strumenti di precisione, tecnologia medica, orologi, fornitori del settore automobilistico – ne dipende in egual misura.

Chiunque pensi che il silicio sia un mercato di materie prime stabile e noioso non ha prestato attenzione agli ultimi anni. I prezzi del silicio metallico sono esplosi di circa il 300% nel 2021. Questo potrebbe ripetersi in qualsiasi momento.

VIII. Il paradosso

Qui la storia si contraddice. Ed è proprio questo che la rende rilevante.

I siliconi sono elementi fondamentali della transizione energetica. Senza di essi, non esisterebbero i pannelli solari – ogni modulo contiene diverse centinaia di grammi di incapsulamento in silicone. Senza di essi, non esisterebbero turbine eoliche efficienti, auto elettriche, illuminazione a LED e involucri edilizi a basso consumo energetico.

Uno studio di settore condotto dal Global Silicones Council conclude che il risparmio di gas serra ottenuto grazie all'utilizzo di prodotti in silicone è, in media, 14 volte superiore alle emissioni derivanti dalla loro produzione e smaltimento.^La validità della metodologia è discutibile, ma la logica di base è plausibile.

Ma.

La produzione globale di silicone si aggira intorno ai 3 milioni di tonnellate e cresce del 5-6% all'anno. Che fine fanno le guarnizioni in silicone indurite dopo 20 anni? E i composti di incapsulamento provenienti dai pannelli solari smantellati? E ​​i tubi flessibili del vano motore di un'auto rottamata?

Discarica. Incenerimento. Il silicone non è biodegradabile; persiste nell'ambiente e la percentuale che viene riciclata chimicamente è molto bassa, nell'ordine di poche unità percentuali. La produzione di silicio metallico richiede temperature di 2.000 gradi Celsius in forni ad arco elettrico, alimentati prevalentemente a carbone in Cina.

Il materiale che rende possibile la transizione ecologica difficilmente può essere riciclato in un ciclo chiuso.

La risposta dell'Europa proviene da due direzioni.

^Innanzitutto : una produzione più pulita. A Rana, nel nord della Norvegia, Elkem gestisce un progetto pilota di cattura del carbonio presso la sua fonderia di ferrosilicio, il primo del suo genere nell'intero settore del silicio. L'impianto è alimentato da energia idroelettrica. Si tratta di un tentativo di ridurre l'impronta di carbonio di un settore i cui prodotti contribuiscono a ridurre l'impronta di carbonio di quasi tutti gli altri settori.

In secondo luogo – e questa è la vera notizia: nell'aprile 2025, i ricercatori dell'Università di Lione e del CNRS, insieme a Elkem Silicones, hanno pubblicato su Science. Questo processo di depolimerizzazione catalizzata dal gallio converte tutti i tipi di rifiuti di silicone – compresi i prodotti altamente reticolati come gli stampi da forno – in blocchi costitutivi di base di clorosilano a soli 40 gradi Celsius.^{^{15 16}}

40 gradi invece di 2.000 gradi. Resa del 97% in laboratorio. Dalla teglia al monomero.

Aurélie Boulegue-Mondière, ricercatrice di Elkem e coautrice dello studio, lavora presso il centro di ricerca e innovazione "ATRiON" a Saint-Fons, vicino a Lione.^Si tratta dello stesso luogo in cui Rhône-Poulenc condusse i primissimi esperimenti sul silicone in Europa nel 1944. Le prove pilota di scalabilità sono in corso presso Activation a Chassieu, anch'essa nella regione di Lione^.

Ottant'anni dopo i primi esperimenti europei sul silicio, i ricercatori nello stesso luogo stanno lavorando per chiudere il cerchio.

Se questo processo venisse esteso a livello industriale – e Elkem non fosse coinvolta per motivi puramente accademici – rappresenterebbe il primo passo concreto verso una vera economia circolare per i siliconi.

I materiali più importanti del nostro tempo sono spesso quelli di cui nessuno parla. Non perché siano insignificanti, ma perché svolgono il loro lavoro così bene da diventare invisibili.

Fino a quando non saranno scomparsi.

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Fonti

1. Le stime di mercato variano a seconda della definizione e dell'orizzonte temporale. Grand View Research stima il mercato globale del silicone a circa 24,3 miliardi di dollari nel 2025, con una previsione di 37,3 miliardi di dollari entro il 2033. Altri analisti (IMARC, Persistence Market Research) citano cifre leggermente diverse.
2. Documento tecnico SAE (2024) sui fogli compositi di gomma siliconica ceramizzabile e il loro effetto sulla propagazione dell'instabilità termica nei pacchi batteria.
3. Fondazione Lasker: "Protesi valvolari aortiche e mitraliche" - voce su Albert Starr e Lowell Edwards. laskerfoundation.org
4. Smithsonian National Museum of American History: Valvola cardiaca Starr-Edwards, descrizione dell'oggetto. americanhistory.si.edu
5. NIH/PMC: “Sviluppo della valvola cardiaca Starr-Edwards” (1998). pmc.ncbi.nlm.nih.gov
6. NASA: “Sigillato con cura – Domande e risposte” (Guarnizioni di aggancio, Pat Dunlap, Bruce Steinetz). nasa.gov
7. Rapporto tecnico NASA Glenn (2010): La gomma siliconica è l'unica classe di materiali elastomerici di tenuta qualificati per lo spazio nell'intervallo di temperature previsto. ntrs.nasa.gov
8. Rapporto della Commissione Rogers della NASA, Capitolo IV: Dipendenza dalla temperatura della resilienza degli O-ring. nasa.gov
9. Rapporto della Commissione Rogers della NASA, Capitolo VI: Progettazione e materiali dei giunti dei propulsori a razzo a propellente solido. nasa.gov
11. Riepiloghi delle materie prime minerali dell'USGS - Silicio (2024/2025): la quota della Cina nella produzione globale è superiore al 70% (2023), "quasi l'80%" (2024). pubs.usgs.gov
12. Servizio doganale e di protezione delle frontiere degli Stati Uniti: Ordine di blocco delle importazioni (2021) per i prodotti a base di silice. cbp.gov
13. Legge UE sulle materie prime critiche (2024), Allegato I: “silicio metallico” come materia prima strategica. eur-lex.europa.eu
14. Global Silicones Council (2024): Studio di settore sul bilancio dei gas serra dei prodotti in silicone durante tutto il loro ciclo di vita.
15. Science (2025): Depolimerizzazione di rifiuti di silicone catalizzata dal gallio a 40 °C. Vũ, Boulegue-Mondière, Durand, Munsch et al. science.org
16. Comunicato stampa del CNRS (2025): "Processo di riciclaggio universale". cnrs.fr
17. Sam Eyde fondò Elkem il 2 gennaio 1904, insieme a Knut Tillberg e ai banchieri svedesi Knut e Marcus Wallenberg. Fonti: 120° anniversario di Elkem (2024); Wikipedia: Sam Eyde.
18. Storia dell'azienda Elkem Silicones: prime prove sui siliconi presso Rhône-Poulenc a Saint-Fons nel 1944, RHODORSIL dal 1948. elkem.com
19. 120° anniversario di Elkem (2024): il silicio Elkem nelle batterie termiche del rover Perseverance. prnewswire.co.uk
20. Elkem Silicon Products: fonderie a Fiskaa, Thamshavn, Rana, Salten, Bremanger, Bjølvefossen, Herøya (NO) e Grundartangi (IS). elkem.com
21. Elkem: Rana, il progetto pilota per la cattura del carbonio, il primo nel settore del silicio. elkem.com
22. Elkem (2025): Boulegue-Mondière, Centro di ricerca e innovazione “ATRiON”, Saint-Fons; Test pilota di attivazione, Chassieu. elkem.com