Rivalutare i Materiali Strutturali Esistenti e i Processi attraverso una Lente Moderna

Per millenni, materiali da costruzione come il calcestruzzo hanno permesso all’uomo di creare capolavori architettonici duraturi; basta guardare all’antica Roma per esempi. Sebbene si possa pensare che nel corso di questo tempo avremmo appreso tutto ciò che c’è da sapere su tali materiali da costruzione, rivalutarli attraverso una lente moderna ha consentito alle aziende che guardano al futuro di dare loro un nuovo scopo e migliorare le ricette antiche.

Materiali e Processi

Come accennato, l’antica Roma è l’esempio perfetto di ciò che può essere ottenuto con l’uso del calcestruzzo. Fino a poco tempo fa, gli scienziati erano sconcertati dal fatto che strutture datate più di 2000 anni fossero ancora in così buone condizioni. Ora sappiamo che la risposta era sempre stata proprio davanti agli occhi: la calce. La presenza di calce nel calcestruzzo romano era sempre stata considerata il risultato di pratiche di miscelazione scadenti/povere. In realtà, i frammenti di calce risultanti hanno uno scopo importante che, se incorporati nel calcestruzzo in modo specifico, consentono al prodotto finale di autoguarire le crepe; il che ci porta al nostro primo approccio moderno a un materiale da costruzione antico: il calcestruzzo autoguarente.

Calcestruzzo Autoguarente

Il calcestruzzo è semplicemente una miscela di substrati fini e grossolani mescolati e tenuti insieme da un indurente. La ricetta per produrre il calcestruzzo è variata nel tempo e in tutto il mondo, per adattarsi a diversi ambienti. Con ciò in mente, gli scienziati hanno iniziato a ricercare e sperimentare nuove ricette/approcci per creare un’iterazione destinata al futuro. Un esempio proviene dall’Università del Colorado, dove gli scienziati hanno sviluppato un potenziale sostituto del calcestruzzo che chiamano “Materiali da Costruzione Viventi (LBM)” creati utilizzando “microrganismi fotosintetici per biomineralizzare impalcature inerte di sabbia e gelatina”.

Promettente, questi LBM hanno dimostrato la capacità non solo di auto‑replicarsi e autoguarirsi, ma anche di essere realizzati con materiali di scarto. Ugualmente importante è la loro capacità di catturare carbonio. Oltre alla durabilità e longevità, c’è una ragione principale per il tempo dedicato allo sviluppo di nuove ricette per il calcestruzzo futuristico: l’ambiente.

Il processo di produzione del calcestruzzo emette una grande quantità di CO₂. Essendo il secondo prodotto più utilizzato sulla Terra, ciò comporta emissioni massicce (8% del totale di CO₂). Se possiamo potenzialmente creare iterazioni di calcestruzzo che aiutano realmente l’ambiente anziché danneggiarlo, allora è un percorso che vale la pena esplorare.

https://youtu.be/sXIjX7Jio5A Al di là della ricerca in corso nei laboratori, startup come Biomason offrono già prodotti basati su un approccio simile che utilizza la biologia per ridurre l’impronta ambientale dell’industria del cemento. Fino ad oggi, questa azienda ha già raccolto circa $95M in finanziamenti attraverso più round da investitori come Novo Holdings, Celesta Capital e altri.

Armatura in Canapa

L’armatura è un materiale estremamente importante usato nella costruzione con calcestruzzo. Tipicamente realizzata in acciaio, l’armatura fornisce supporto strutturale agli edifici in calcestruzzo e ne aumenta la longevità. Come detto in precedenza, lavorare con il calcestruzzo comporta generalmente grandi emissioni di CO₂. E se ci fosse un modo per creare un’armatura che aiuti a compensare questo problema senza sacrificare i vantaggi dell’acciaio? Ecco l’armatura in canapa. L’armatura in canapa non solo aumenta la longevità del calcestruzzo, ma può essere più economica, più resistente e più leggera dell’acciaio, rimanendo priva di corrosione; tutti fattori importanti, poiché il crollo di molti edifici è associato a armature in acciaio pesanti e corrose. È anche nota come biomateriale a impatto negativo sul carbonio, con campi in crescita che assorbono enormi quantità di CO₂. Quando viene utilizzata in applicazioni come l’armatura, il prodotto, nel suo ciclo di vita, può contribuire a compensare le emissioni di CO₂ associate all’uso del calcestruzzo.

Mattoni di Accumulo Energetico

Il calcestruzzo non è l’unico materiale da costruzione che sta subendo una trasformazione futuristica. Sono in fase di sviluppo processi per trasformare mattoni normali e riciclati in supercondensatori. Ciò significa che nel prossimo futuro i mattoni che rivestono la tua casa o fungono da vialetto potrebbero servire come soluzione di accumulo energetico. Basta collegare i mattoni a una fonte di energia (ad esempio pannelli solari), e i mattoni possono essere caricati per fornire energia durante le ore notturne. Va però notato che, allo stato attuale, la tecnologia ha ancora molta strada da percorrere prima di diventare realizzabile. Attualmente i ricercatori indicano che la capacità di circa 50 mattoni fornirebbe energia sufficiente solo per l’illuminazione di emergenza fino a 5 ore.

Per raggiungere questo risultato, i ricercatori hanno considerato la struttura intrinseca dei mattoni, osservando che sono piuttosto porosi. Per trasformarli in supercondensatori, i mattoni sono stati rivestiti/iniettati con PEDOT (un polimero conduttivo), che essenzialmente trasforma il mattone in una spugna energetica.

Queste sono il tipo di soluzioni che, combinate con una spinta continua e concertata verso energia sostenibile, permetteranno all’uomo di invertire i danni inflitti alla Terra e garantire un futuro più verde.

Produzione Additiva

Guardando al futuro dell’edilizia, c’è più di quanto riguardi solo i materiali utilizzati. Ci sono anche i processi da considerare. Con questo in mente, uno dei salti più promettenti e potenzialmente rivoluzionari destinati a cambiare il modo in cui costruiamo è produzione additiva, nota anche come “stampa 3D”.

ICON è un’azienda particolarmente degna di attenzione, poiché i suoi prodotti/servizi sono più di una semplice idea ad alto potenziale; sono già messi in pratica. In un esempio, una comunità di 100 abitazioni composte da case stampate in 3D da ICON è già in corso a Georgetown, Texas. In un altro, e forse più entusiasmante, esempio, ICON è stata premiata con un premio da $57.2M dalla NASA per sviluppare un “sistema di costruzione per la superficie lunare”. Sì, ICON sta sviluppando i sistemi che consentiranno l’abitazione della Luna e oltre in strutture stampate in 3D.

La promessa delle case stampate in 3D è tale che aziende come ICON hanno già attirato finanziamenti consistenti da investitori lungimiranti. Con l’ultimo round di capitale, ICON vanta ora circa $451.5M in finanziamento.

ICON non è l’unica azienda che stampa case in 3D. Altre, come Alquist, stanno sfruttando il processo per creare abitazioni a prezzi accessibili nel tentativo di “sollevare le comunità economicamente in difficoltà e poco servite riducendo il costo della costruzione,”

Guardando al Futuro

L’anno è il 2033. Se tutto è andato come previsto, ci saranno persone che usciranno dalla loro casa stampata in 3D, rinforzata con armatura in canapa e dotata di calcestruzzo autoguarente, alimentata di notte da un vialetto di mattoni caricato durante il giorno, e guarderanno il cielo notturno. Lì vedranno punti di luce provenienti da enormi costellazioni di satelliti, dispiegati tramite l’uso di razzi riutilizzabili che stanno anche consegnando carichi di materiale per la prima struttura costruita sulla Luna.