Dal mare alla stampa 3D: le alghe fossili che rafforzano il calcestruzzo
Un nuovo “inchiostro” per il calcestruzzo, a base di diatomee fossilizzate, migliora la resistenza, riduce l’uso di cemento e potenzia la capacità di cattura della CO₂.
Secondo quanto reso noto dalla University of Pennsylvania (UPenn), un’innovazione rivoluzionaria nel campo del calcestruzzo potrebbe trasformare non solo il modo in cui costruiamo, ma anche il nostro approccio alla lotta contro il cambiamento climatico. Un team di ricercatori ha infatti combinato la stampa 3D con microalghe fossilizzate per creare un nuovo tipo di calcestruzzo capace di catturare una quantità significativamente maggiore di anidride carbonica, utilizzando al contempo meno cemento.
Alla base di questa innovazione c’è la farina fossile (o terra di diatomee, diatomaceous earth – DE), un materiale poroso e spugnoso ottenuto dai resti fossilizzati delle diatomee. “Mi ha colpito il potenziale di questo materiale naturale nell’assorbire CO₂,” afferma Shu Yang, co-autrice senior e docente di scienza dei materiali. Integrata nella miscela, la DE migliora la stampabilità del calcestruzzo e fornisce una superficie ideale per la cattura del carbonio: fino al 142% in più di CO₂ assorbita rispetto alle miscele tradizionali.
Sorprendentemente, questa maggiore porosità non indebolisce il materiale. “Di solito, aumentando la porosità o la superficie si perde resistenza,” spiega Yang. “In questo caso, invece, è successo il contrario: la struttura si è rafforzata nel tempo.”
Sotto la guida di Kun-Hao Yu, ha sviluppato un inchiostro per stampa 3D in calcestruzzo che mantiene la resistenza pur rispettando i requisiti tecnici dell’estrusione. “Il calcestruzzo non è come altri materiali da stampa,” spiega Yu. “Deve scorrere con fluidità sotto pressione, stabilizzarsi rapidamente dopo l’estrusione e aumentare gradualmente la sua resistenza durante la fase di indurimento.”
Per massimizzare l’efficienza strutturale, il co-autore senior Masoud Akbarzadeh e il suo team di architettura hanno applicato strutture a superficie minima periodica tripla (TPMS) – ispirate a forme presenti in coralli e ossa – per ottimizzare la distribuzione delle forze. “Siamo riusciti a ridurre l’uso di materiale di quasi il 60%, mantenendo comunque la capacità portante,” afferma Akbarzadeh. I cubi di calcestruzzo stampati mantenevano il 90% della resistenza delle versioni solide, con un aumento del 500% nel rapporto superficie/volume.
Le applicazioni vanno ben oltre l’edilizia. Yang indica il ripristino degli ecosistemi marini come un ambito d’interesse chiave: “L’alta superficie favorisce l’adesione e la crescita di organismi marini, mentre il materiale assorbe passivamente la CO₂ presente nell’acqua.”
Tra i prossimi passi del team UPenn spiccano la scalabilità a componenti architettonici reali come pavimenti e facciate, oltre a test su alternative al cemento tradizionale. “Abbiamo smesso di considerare il calcestruzzo come un materiale statico,” conclude Yang, “e abbiamo iniziato a vederlo come una materia dinamica, capace di interagire con l’ambiente. Da lì si è aperto un nuovo mondo di possibilità.”
