"Una giacca che 'dimagrisce' quando sudi": la cellulosa batterica ha insegnato ai vestiti ad autoregolare il calore

Science Advances ha descritto un tessuto caldo "intelligente", la cui imbottitura è composta da cellulosa batterica naturale, che reagisce alla sudorazione: quando il corpo è umido, il materiale diventa automaticamente più sottile, e quando è asciutto, riacquista "gonfiore" e trattiene il calore. Nel prototipo, lo spessore è cambiato da circa 13 mm (asciutto) a 2 mm (umido), e l'idea generale è quella di prolungare il comfort termico senza componenti elettronici e batterie.

Sfondo

Cosa hai provato prima:

1. I materiali a cambiamento di fase (PCM) nelle microcapsule “inghiottono” il calore durante la fusione e lo rilasciano durante la cristallizzazione, ma operano in una finestra di temperatura ristretta e reagiscono male alla sudorazione reale.
2. I tessuti radianti a base di polietilene nanoporoso (nanoPE) lasciano passare la radiazione termica IR del corpo, garantendo un "raffreddamento radiativo" passivo, ma si tratta essenzialmente di un canale di rimozione e non di "autoregolazione dell'isolamento" durante la sudorazione.
3. Gli attuatori di umidità/tessuti igromorfici cambiano forma/pori quando l'umidità aumenta, ampliando la "zona di comfort" senza fili: la direzione sta maturando rapidamente.

• Il problema risolto dai tessuti "intelligenti". Il comfort termico dell'abbigliamento diminuisce quando l'attività cambia rapidamente: surriscaldamento e sudorazione durante lo sforzo, ipotermia dovuta a uno strato umido durante le soste. Pertanto, negli ultimi anni si sono sviluppati rapidamente tessuti termoisolanti adattivi, che regolano lo scambio termico senza batterie e componenti elettronici complessi. Le recensioni sottolineano il vettore chiave: la gestione dinamica del calore e dell'umidità a livello dello strato di fibra/tessuto.
• Perché l'umidità/sudore è il miglior "innesco". Il sudore è il principale indicatore rapido del surriscaldamento: non appena l'umidità locale aumenta, il sistema deve ridurre la resistenza termica (meno "gonfiore"/camere d'aria) e aumentare l'evaporazione; quando si asciuga, ripristinare l'isolamento. Da qui l'idea di materiali che rispondono automaticamente all'umidità, non alla temperatura esterna. Questo consente di risparmiare energia ed evitare l'ingombro di componenti elettronici.
• Cos'è la cellulosa batterica e perché è promettente? La BC è un biopolimero "coltivato" da batteri dell'acido acetico ( Komagataeibacter ): forma una rete nanofibrillare con elevata capacità di trattenere l'acqua, resistenza, permeabilità all'aria e biocompatibilità. Nella scienza tessile/dei materiali, la BC è apprezzata per la sua sensibilità all'umidità e la produzione sostenibile da materie prime rinnovabili.
• Una lacuna scientifica che un nuovo articolo colma. La maggior parte delle soluzioni passive rimuove il calore (radiazione) o lo tampona (PCM), considerando debolmente che l'umidità stessa dovrebbe "alterare" l'isolamento. Il lavoro pubblicato su Science Advances utilizza lo strato di BC come "cuore" degli indumenti caldi, che si assottiglia con il sudore (meno aria → meno isolamento) e si raddrizza nuovamente una volta asciutto, ovvero crea un isolamento termico autoregolante basato sull'umidità corporea.
• Contesto di riferimento: dove si colloca tutto questo? La tendenza è verso sistemi passivi, bio e polimerici che ampliano la "finestra di comfort" senza l'apporto energetico dell'utente. Accanto a questi, ci sono: attuatori igromorfici di nuova generazione (che mostrano una notevole espansione della zona di comfort) e raffrescamento radiativo a base di cellulosa/biotecnologie: la tecnologia BC si inserisce bene in questo settore "green" della gestione termica personale.
• Implicazioni pratiche per l'industria: se la "sofficità" controllata dall'umidità dell'isolamento BC verrà confermata nei test indossabili (lavaggio, usura, odori, regolazione della soglia di risposta), i produttori avranno a disposizione un'imbottitura scalabile e di origine biologica per gli strati invernali/attivi, con meno surriscaldamento in movimento e meno brividi a riposo. Questa soluzione è complementare, non competitiva, alle soluzioni radianti e PCM: possono essere combinate in sistemi multistrato.

Come funziona

• L'imbottitura in cellulosa batterica (BC) è una "rete" naturale di nanofibrille prodotte da batteri innocui (noti a tutti per il fungo del tè/kombucha). Questa membrana è leggera, resistente, traspirante e idrofila: "percepisce" perfettamente l'umidità.
• Quando si inizia a sudare, l'umidità locale sotto i vestiti aumenta, lo strato fibroso perde il suo "gonfiore" e si appiattisce: meno aria all'interno → meno isolamento → è più facile per il corpo disperdere il calore in eccesso. Non appena ci si asciuga, la struttura si raddrizza e restituisce un elevato livello di isolamento termico grazie all'aria tra le fibre. È un semplice meccanismo passivo che funziona sull'umidità, non sull'elettronica.

Cosa hanno mostrato gli autori

• Adattamento al sudore e all'umidità. In condizioni asciutte, il materiale mantiene uno spessore massimo di circa 13 mm, mentre in condizioni di elevata umidità (che simula la sudorazione) si assottiglia fino a circa 2 mm. Grazie a questo "spessore variabile", il prototipo prolunga significativamente il tempo di comfort termico rispetto ai tessuti caldi convenzionali, soprattutto quando si passa dalla modalità "riposo → carico".
• Il principio è scalabile. Gli autori sottolineano che l'"imbottitura" può essere cucita in diversi tipi di indumenti, dalle fodere agli strati isolanti, e adattata al clima/carico.

Perché è necessario tutto questo?

I classici indumenti caldi sono un compromesso: più caldo è lo strato, maggiore è il rischio di "surriscaldamento e sudorazione", e quindi di eccessivo raffreddamento dovuto alla "mini-sauna" della biancheria intima bagnata. I tessuti, che indeboliscono l'isolamento durante la sudorazione e lo restituiscono una volta asciutti, aiutano a mantenere la "giusta via di mezzo" senza cerniere, valvole e batterie inutili. L'umidità gioca un ruolo chiave nella gestione termica umana (il calore viene disperso per evaporazione), quindi i tessuti "intelligenti" stanno imparando sempre più a reagire specificamente all'umidità.

In che cosa si differenzia dagli altri tessuti intelligenti?

• Nessuna componente elettronica. A differenza dei sistemi attivi (termoelementi/robotica morbida), qui si tratta di pura fisica del materiale: bagnato → più sottile, asciutto → più spesso. È più semplice, più economico e potenzialmente più durevole.
• Non "valvole", ma "sofficità". In precedenza, venivano offerti tessuti con valvole/pori per l'umidità o con uno spessore a fisarmonica su inserti polimerici. Ora il ruolo della "fisarmonica" è stato assunto dalla bacellulose naturale, già nota per le medicazioni mediche e i tessuti "green".
• Potenziale ecologico. La cellulosa batterica è biocompatibile e biodegradabile, può essere coltivata senza cotone e petrolio e la sua produzione è in linea con l'attuale tendenza verso materiali sostenibili.

Dove questo può essere utile

• Inverno in città e "ufficio-strada-metropolitana". I cambiamenti di attività e di clima "espongono" meno il corpo al caldo/freddo: il comfort "dura" più a lungo.
• Attività in montagna/corsa. Durante la salita/corsa il tessuto si arieggia e durante le soste torna ad isolare.
• Condizioni di campo e di produzione. Meno parti mobili ed elettroniche ci sono, più è affidabile. (Un vantaggio in più per la leggerezza e la "traspirabilità" del jacket.)

Restrizioni

Si tratta ancora di uno sviluppo scientifico e di un prototipo; deve ancora essere testato per l'uso quotidiano:

• Durata e lavabilità (cicli multipli di bagnatura e asciugatura, "lavaggio a secco della vita"),
• Comfort della pelle e odori quando indossato per lunghi periodi di tempo,
• Impostazione delle “soglie” di risposta per diversi profili climatici/sudorazione,
• Costi e scalabilità della produzione di bacellulose in rotoli di tessuto. Per fare un paragone: il settore dei tessuti "termoregolatori" è in forte crescita, ma solo una parte delle idee raggiunge il mercato di massa.

Conclusione

"Abbigliamento che si adatta al sudore" è la logica prosecuzione di una ricerca decennale su tessuti sensibili all'umidità e alla temperatura. Un nuovo articolo pubblicato su Science Advances aggiunge la cellulosa batterica naturale al campo come "cuore" dell'isolamento adattivo e mostra un'ampia ampiezza di variazione dello spessore (13 → 2 mm) insieme a un aumento del tempo di comfort termico, senza fili e sensori.

Fonte: Abbigliamento caldo adattivo sensibile al sudore, Science Advances (AAAS), 2025. DOI: 10.1126/sciadv.adu3472