Edifici Viventi: Calcestruzzo con Batteri per Città più Pulite

Un team di ingegneri della prestigiosa università ETH Zurigo ha introdotto un nuovo metodo di costruzione che utilizza batteri fotosintetici per ridurre le emissioni di carbonio e rafforzare il supporto strutturale del calcestruzzo. L’architettura vivente potrebbe avere un impatto significativo sui futuri progetti edilizi. Ecco cosa c’è da sapere.

Anidride Carbonica

L’anidride carbonica è uno dei principali gas serra che contribuiscono al cambiamento climatico. Questa composizione chimica può causare danni irreparabili allo strato di ozono, agli ecosistemi locali e alla tua salute nel tempo. Quando i livelli di CO2 non vengono controllati, possono verificarsi cambiamenti catastrofici, come la modifica del pH degli oceani.

La Rimozione di CO2 è un Grande Business

Tutte queste preoccupazioni hanno spinto il mondo a compiere uno sforzo concertato per ridurre e rimuovere la CO2 dall’atmosfera ogni volta che è possibile. Fino ad oggi, gli ingegneri hanno creato una varietà di metodi per raggiungere questo obiettivo. Dai filtri speciali ai materiali che convertono la sostanza chimica in altri minerali meno nocivi, non è mancata l’originalità.

Concetti come i sistemi di cattura diretta dell’aria e il riforestamento mirano a rimuovere il carbonio dall’aria direttamente. Questi approcci si sono dimostrati efficaci. Tuttavia, sono costosi e non facilmente scalabili per soddisfare la domanda globale di questi servizi. Riconoscendo queste limitazioni, un team di scienziati ha cercato un modo per integrare la cattura di CO2 nella vita quotidiana senza ostacolarla.

Studio sull’Architettura Vivente

Lo studio Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials¹, recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications, evidenzia l’uso di batteri mescolati al calcestruzzo di grado costruttivo per catturare CO2. Per realizzare questo compito, gli ingegneri utilizzano una delle forme di vita più antiche al mondo, le cianobatteri fotosintetiche.

Questo batterio è in grado di effettuare la fotosintesi, che rimuove CO2 dall’aria, senza compromettere la stabilità o la resistenza del calcestruzzo. In tal senso, il team immagina un futuro in cui i isolati urbani possano pulire autonomamente l’aria attraverso i loro edifici. Questi edifici possono sequestrare e immagazzinare direttamente la CO2, riducendo i costi e migliorando significativamente la qualità dell’aria.

Il mix di calcestruzzo batterico crea un materiale vivente che cresce e diventa più forte man mano che assorbe più CO2 durante la fotosintesi. In modo impressionante, assorbe attivamente CO2 e lo converte in biomassa e minerali contenenti carbonato senza necessità di elettricità o installazioni separate.

Modifica dell’Ambiente Chimico

Gli ingegneri hanno osservato che, man mano che i batteri iniziano a aspirare e immagazzinare la CO2 nell’area, altereranno positivamente l’ambiente locale. L’impronta di carbonio ridotta favorirà la crescita di carbonati solidi, che sono ottimi nell’assorbire CO2, creando un ciclo naturale di riduzione della CO2.

Idrogel

Come parte del loro approccio, i ricercatori hanno creato un gel stampabile per trasportare i loro batteri. L’idrogel fornisce l’umidità necessaria a favorire la crescita batterica. Integra inoltre polimeri reticolati ottimizzati per la durabilità e la fotosintesi. In particolare, gli ingegneri hanno utilizzato forme geometriche speciali per massimizzare la penetrazione della luce e migliorare il flusso di nutrienti verso i batteri.

Stampabile in 3D

Curiosamente, l’idrogel è stampabile in 3D, facilitandone l’integrazione. Gli ingegneri stampano l’idrogel con batteri infusi come primo passo. In questa fase, l’idrogel è morbido e può adattarsi a spazi ristretti. Dopo i primi 30 giorni di fotosintesi, i batteri stampati possono sostenersi da soli. Con il passare del tempo, diventerà più rigido e durevole, utilizzando la CO2 atmosferica per alimentare questo cambiamento che avviene dall’interno verso l’esterno.

Test del Concetto di Architettura Vivente

Gli scienziati hanno condotto diversi test di laboratorio per garantire l’accuratezza dei loro concetti. Hanno stampato in 3D una piccola forma e ne hanno monitorato l’attività e la crescita per 400 giorni. Il team ha voluto registrare aspetti fondamentali come il flusso di nutrienti verso i batteri e la resistenza dell’idrogel.

Risultati dei Test sull’Architettura Vivente

I risultati dei test hanno mostrato che il materiale vivente può sequestrare CO₂ per più di un anno senza alcuna esigenza di energia. Il team ha osservato che il loro dispositivo ha estratto CO2 con successo per 400 giorni, ottenendo un impressionante tasso di 26 milligrammi di CO2 per grammo di materiale.
Il test ha rivelato che la CO2 viene catturata e convertita in minerali. Questi minerali vengono poi depositati all’interno del materiale, rafforzandone il nucleo e rinforzandolo meccanicamente. In particolare, il team ha registrato che l’idrogel ha consentito con successo alle cellule di diffondersi all’interno del materiale e catturare CO2 senza incidenti.

Benefici dello Studio sull’Architettura Vivente

Aspetto	Calcestruzzo Tradizionale	Calcestruzzo Bacterico Vivente
Cattura CO₂	Nessuna	Sì (via fotosintesi)
Resistenza Strutturale	Statica	Migliora nel tempo
Necessità Energetiche	Nessuna	Luce solare passiva & acqua
Durabilità	Elevata	Si rafforza man mano che CO₂ si converte in minerali
Costo	Stabilito	Tecnologia emergente, da definire

Ci sono molti benefici che la costruzione con materiali viventi potrebbe portare al mondo. In primo luogo, questa tecnologia potrebbe avere un impatto significativo sulla qualità dell’aria urbana. Quando si esamina la qualità dell’aria a livello globale, è facile vedere che le aree con alta densità di popolazione hanno la peggiore qualità dell’aria.
Questo problema deriva da diversi fattori, tra cui più persone equivalgono a più inquinamento, e più edifici significano molte meno alberi per rimuovere naturalmente la CO2 dall’ambiente. Questa strategia aiuta a risolvere il problema senza richiedere alle persone di tornare a vivere in capanne di legno.

Sostenibile

La sostenibilità è uno dei maggiori benefici che questa tecnologia porta sul mercato. Rafforzare il calcestruzzo utilizzato per la costruzione è un’idea intelligente che ridurrà i costi infrastrutturali e ne migliorerà la durabilità. Inoltre, questa opzione ecologica non richiede elettricità dalla rete per funzionare. I batteri hanno bisogno solo di una minima quantità di luce solare, acqua e CO2 per avviare la fotosintesi.

Versatilità

Un altro grande beneficio di questo approccio è la versatilità. I materiali stampati in 3D possono essere modellati o adattati a quasi qualsiasi design, facilitando l’integrazione nei futuri edifici. Quando combinati con tecnologie come i sistemi abitativi stampati in 3D, è facile immaginare un mondo in cui le case vengono stampate in pochi giorni e svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere l’ecosistema sicuro.

Efficienza

Nessun altro sistema di cattura diretta del carbonio dall’aria può eguagliare l’efficienza dell’uso di batteri per rimuovere gli inquinanti. Queste soluzioni naturali distribuiscono passivamente il fluido nutritivo in tutto il materiale mediante forze capillari, eliminando la necessità di pompe, motori, batterie e tutti gli altri elementi che rendono costosi i metodi di cattura diretta.

Applicazioni nel Mondo Reale

Esiste una lunga lista di applicazioni reali per questa tecnologia. È prevedibile che inizialmente venga utilizzata nei progetti di costruzione. È facile immaginare una città in cui gli edifici filtrano costantemente l’aria dagli inquinanti. Questa metropoli verde aiuterebbe a prevenire il cambiamento climatico e a promuovere la sostenibilità a un nuovo livello.

Cronologia dell’Architettura Vivente

Gli ingegneri desiderano vedere il calcestruzzo vivente in uso entro i prossimi 10 anni. Tuttavia, potrebbero realizzare il loro desiderio molto prima, poiché le Nazioni Unite hanno fissato obiettivi di riduzione della CO2 per contribuire a mitigare il cambiamento climatico. Ora, il team condurrà esperimenti sul calcestruzzo per garantirne l’idoneità a applicazioni edilizie su larga scala e altro ancora.

Ricercatori dello Studio sull’Architettura Vivente

Gli ingegneri dell’ETH hanno guidato lo studio sull’architettura vivente. Il documento elenca Dalia Dranseike, Yifan Cui e Mark W. Tibbitt come autori principali. Hanno ricevuto il supporto di un team di scienziati, tra cui Andrea S. Ling, Felix Donat, Stéphane Bernhard, Margherita Bernero, Akhil Areeckal, Marco Lazic, Xiao-Hua Qin, John S. Oakey, Benjamin Dillenburger e André R. Studart.

Futuro dell’Architettura Vivente

Il futuro dell’architettura vivente dipenderà da alcuni fattori chiave. Già, il gruppo ha dimostrato il proprio calcestruzzo vivente alla Biennale di Architettura di Venezia. Qui, il team ha presentato due strutture stampate in 3D a forma di albero capaci di rimuovere 18 kg di CO2 all’anno dall’atmosfera. In modo impressionante, questo tasso di cattura della CO2 è equivalente a quello di un pino di 20 anni.

Investire nel Mercato della Cattura del Carbonio

Il mercato della cattura di CO2 ha vissuto una notevole spinta grazie alla legislazione globale mirata agli inquinatori. Le aziende possono ora ricevere crediti fiscali per ridurre la loro produzione di CO2 o pagare multe per non aver rispettato i nuovi standard. In mezzo a questi cambiamenti, alcune aziende sono riuscite a consolidare la loro posizione come fornitori leader di sistemi di cattura di CO2. Ecco un’azienda che continua a costruire sulla sua reputazione di fornitore di servizi di qualità.

Bloom Energy

Il dott. K.R. Sridhar ha lanciato Bloom Energy (BE ) nel 2002. All’epoca, l’azienda si chiamava Ion America. Uno dei primi compiti di Ion America è stato collaborare con la NASA per creare una cella elettrochimica che consentisse al rover marziano di generare energia dopo il suo atterraggio sul pianeta rosso.

L’azienda ha cambiato nome in Bloom Energy poco dopo la conclusione della collaborazione con la NASA. È in quel periodo che la società ha deciso di ampliare questo lavoro per creare sistemi ad alte prestazioni di cattura del carbonio, celle a combustibile e cattura del calore.
Il sistema a celle a combustibile a ossido solido di Bloom Energy riutilizza acqua e idrogeno dallo scarico della cella a combustibile. Da lì, il sistema separa la CO2 e la sequestra in minerali sepolti sottoterra. Hanno inoltre studiato l’utilizzo del minerale per applicazioni industriali e altro. Chi cerca esposizione al mercato della cattura di CO2 dovrebbe approfondire le prossime offerte di Bloom Energy.

Ultime Notizie e Sviluppi sul Titolo Bloom Energy (BE)

Cattura del Carbonio con l’Architettura Vivente

L’idea di utilizzare gli edifici per catturare l’anidride carbonica ha senso. Città e fabbriche, tra i maggiori inquinatori, hanno tutti un punto in comune: usano grandi quantità di calcestruzzo, rendendoli i candidati ideali per l’architettura vivente in futuro. Per ora, l’obiettivo è diffondere il concetto al pubblico e assicurare partnership strategiche per portare questo concetto rivoluzionario sul mercato.

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Studi Citati:

^{1. Dranseike, D., Cui, Y., Ling, A.S. et al. Sequestro doppio di carbonio con materiali viventi fotosintetici. Nat Commun 16, 3832 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58761-y}