Calcestruzzo vivente

I materiali del domani per la tutela dell’ecosistema

05/02/2024

Uso e problematiche del calcestruzzo

Attualmente i materiali utilizzati nella costruzione degli spazi urbani e delle abitazioni costituiscono un problema sempre più consistente per via del loro non trascurabile impatto ambientale.

Questo aspetto è reso ancora più evidente se si pensa che tra le necessità primarie di un essere umano si trova il bisogno di avere un rifugio in cui sentirsi protetto, una casa, e che il calcestruzzo, ovvero il materiale attraverso cui questo bisogno viene soddisfatto per la maggiore, registra circa il 5% delle emissioni globali di CO2.

Pertanto, urge una revisione delle modalità con cui si edifica. Prima ancora di addentrarsi nel mondo delle tecnologie di ricerca più avanzate nel mondo della bioingegneria, occorre innanzitutto fare il punto della situazione sui materiali di cui si è già in possesso, il calcestruzzo per l’appunto, e individuare il perché questo è ormai da considerarsi desueto.

Un chiarimento iniziale va fatto in merito al termine cemento, con cui viene troppo spesso confuso: se il calcestruzzo è l’elemento principe per erigere una dimora, il cemento non è altro che il collante, un ingrediente di una ricetta più complessa che include, inoltre, grandi quantitativi di acqua, aggregati ed additivi.

Ed è proprio questo legante ad inquinare a dismisura: al suo interno è contenuto il clinker, un componente fatto di calcare e argilla che, cotti a 1.400°, sono responsabili dell’emissione di all’incirca una tonnellata di CO2.

A fronte di tali considerazioni, ricercatori di tutto il mondo si stanno orientando sempre più nella progettazione di nuovi materiali il cui processo produttivo sia meno inquinante. Tra le innovazioni proposte, vi è anche il cosiddetto calcestruzzo vivente.

Visione futuristica: il calcestruzzo vivente

Detto anche «materiale Frankenstein», per la sua capacità di auto-rigenerarsi, il calcestruzzo vivente si pone come una delle soluzioni più promettenti in ambito edile.

Nato dall’ingegno di Wil Srubar, ingegnere americano nonché professore associato presso l’università del Colorado Boulder, se n’è sentito parlare per la prima volta nel 2020 quando è apparso al grande pubblico sulla rivista Matter, per poi essere citato anche da Amos Zeeberg sul New York Times nell’edizione del 15 gennaio del medesimo anno.

Come si evince dall’articolo, il materiale rivoluzionario prende letteralmente vita dalla messa in discussione di un metodo «congelato» e antiquato di fare il calcestruzzo lasciando così spazio alla creatività: il team interdisciplinare non ha fatto altro che unire i cianobatteri del genere Synechococcus, che grazie al processo di fotosintesi assorbono anidride carbonica e producono zuccheri, ad acqua tiepida, sabbia e gelatina.

Conservati in un luogo asciutto ed a temperatura ambiente, nel corso di qualche giorno questi vanno incontro ad un graduale processo di sedimentazione dando origine ad un composto dalla consistenza simile ad un gel; in tal modo si ottiene l’equivalente del calcestruzzo ma sostenibile.

Dalla teoria ai fatti: i pro ed i contro

Dal progetto avanguardistico emergono molti pregi ed altrettanti difetti. Nella sua forma concettuale, infatti, il materiale gode di svariati vantaggi: innanzitutto, lo si ottiene in tempo relativamente breve (24 h circa) e, dato di maggiore rilievo, non inquina nelle varie fasi produttive.

Esso è inoltre capace di riprodursi in quantitativi notevoli proprio in virtù del fatto che stiamo parlando di un composto vivente: una volta che i cianobatteri vengono lasciati in un ambiente povero di nutrienti e disidratato, entrano in uno stato di quiescenza consentendo al materiale di indurirsi, una caratteristica fondamentale per qualsiasi materiale edile.

Nel momento in cui però li si riporta in una condizione di umidità e sostentamento, i batteri si riattivano e consentono così al mattone di rigenerarsi. In potenza dunque, tagliando a metà un mattone di calcestruzzo vivente e aggiungendovi acqua, sabbia e gelatina, se ne ottengono due; tale procedimento può essere ripetuto più di una volta.

Tra gli ambiti applicativi in cui torna maggiormente utile la longevità del calcestruzzo vivente, vi rientrano tutti quei casi in cui si assiste al danneggiamento di un edificio: il calcestruzzo standard infatti, per quanto resistente, una volta crepato è difficilmente riparabile. Con l’invenzione del dottor Srubar è invece sufficiente riattivare il circolo di nutrimento dei batteri e la parte «lesa» si auto-ripara.

Tuttavia, non è tutto oro quel che luccica: il calcestruzzo vivente infatti non è esente da difetti, primo fra tutti la mancanza di una resistenza pari a quella della sua controparte più inquinante. Come spiega Wil Srubar in persona, è più corretto definire la sua invenzione come un composto più simile alla malta.

Fino a che punto si spinge la bioingegneria?

Alla luce di tale tecnologia, sorge ora spontaneo riflettere sulla questione relativa alla macro-categoria dei materiali viventi ingegnerizzati (noti anche come ELM).

Dalla sinergia tra gli studi in ambito prettamente ingegneristico e le consolidate nozioni derivanti dalla biologia nasce infatti il tentativo di rispondere a tutte quelle necessità ed incombenze di cui si è «vittime» e testimoni quotidianamente, a partire dal trovare una soluzione per aiutare persone con disabilità, fino ad applicazioni a favore dell’ambiente.

In tale direzione sta lavorando il Massachusetts Institute of Technology (Mit), del Dipartimento di ingegneria e scienza dei materiali, mirando allo sviluppo di soluzioni ingegnerizzate che influenzino positivamente la società.

Lo scopo è quello di comprendere e manipolare i materiali al fine di crearne di nuovi meno impattanti: l’ambito di ricerca spazia dallo studio delle tecnologie sfruttate dagli antichi popoli presenti in America (si pensi alla ceramica, al vetro piuttosto che alla caratteristica tumbaga degli Inca), al perfezionamento delle tecniche di produzione dei metalli, fino all’impiego dei raggi X e della spettroscopia per indagare la struttura chimica e fisica di quelli che il team chiama soft matter materials, ovvero polimeri, schiume e gel.

A questo punto la domanda è lecita: quali altri traguardi verranno conquistati dalla bioingegneria?

Sofia Martino

Laureata in Giornalismo, Cultura Editoriale e Comunicazione Multimediale presso l’università di Parma, adora interfacciarsi con realtà sempre nuove. Aspirante viaggiatrice, ha un occhio di riguardo per l’ecologia e i diritti umani. In Atmosphera Lab ha trovato un valido alleato per comunicare ciò che più le sta a cuore.