Dai vaccini al petrolio, così le bolle d'aria intaccano la qualità

Come fiori che sbocciano: così esplodono le bolle d'aria che si formano durante la produzione e il trasporto di sostanze viscoelastiche come vaccini e petrolio, determinando una perdita di qualità del prodotto. A rivelare questo meccanismo, invisibile all'occhio umano ma problematico per l'industria, sono le immagini catturate dalle telecamere ad alta velocità dei ricercatori dell'Università di Stanford, che insieme a quelli dell'Università Federico II di Napoli hanno messo a punto dei modelli computazionali che aiuteranno a contrastare il fenomeno nel mondo reale. I risultati sono pubblicati sulla rivista dell'Accademia americana delle scienze (Pnas).

Le bolle d'aria possono esplodere in modi differenti in base alle loro proprietà chimiche e fisiche: una di queste è la viscoelasticità. "Molti materiali intorno a noi non sono perfettamente liquidi come l'acqua o l'olio, e non sono nemmeno perfettamente elastici come la gomma: sono una via di mezzo", afferma Gerald Fuller, coordinatore dello studio insieme a Pier Luca Maffettone, dell'Università di Napoli.

Le bolle che si formano in questi materiali viscoelastici si deformano e scoppiano in modo diverso dalle classiche bolle di sapone, ma "con i nostri occhi non riusciamo a cogliere come si apre il buco quando la bolla esplode, la vediamo semplicemente svanire", spiega Daniele Tammaro, dottorando dell'ateneo napoletano a Stanford.

Per studiare meglio il fenomeno, i ricercatori hanno preso in esame le bolle che si formano in una soluzione di proteine (tipiche nell'industria farmaceutica e nei bioreattori di colture cellulari) e le hanno fatte scoppiare con un ago riprendendo la scena con telecamere 300 volte più veloci dell'occhio umano, capaci di catturare 20.000 immagini al secondo. In questo modo hanno scoperto che le bolle nei materiali viscoelastici si aprono come dei boccioli, con la superficie esterna che si divide in tanti petali. Il risultato, del tutto inatteso, è stato tradotto grazie alla matematica in modelli computazionali che potranno essere utili in vari settori, come la produzione di farmaci e vaccini e il trasporto del petrolio.