Ispirandosi ai Coralli, la University of Southern California ha sviluppato una nuova tecnologia che trasforma la CO2 in materiali da costruzione sostenibili e ignifughi, per un’edilizia a emissioni negative
Una nuova tecnologia, sviluppata dai ricercatori della University of Southern California (USC), potrebbe rivoluzionare il settore delle costruzioni implementando l’edilizia ad emissioni negative.
Questa volta l’ispirazione arriva dai processi naturali delle barriere coralline capaci di immagazzinare Co2 trasformandola in strutture solide ed estremamente resistenti. Replicando questo processo naturale il team di ricercatori è riuscito a catturare anidride carbonica dall’atmosfera e trasformarla in materiali da costruzione estremamente resistenti e ignifughi.
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Il modello delle barriere coralline
Le attuali tecnologie di cattura del carbonio si basano prevalentemente sullo stoccaggio della CO2 o sulla sua conversione in sostanze liquide, con costi elevati e un’efficienza limitata. La strategia proposta dai ricercatori della USC immagina invece un’alternativa più economica e sostenibile, integrando la cattura del carbonio direttamente nei materiali da costruzione sostenibili.
“Si tratta di un passaggio cruciale nell’evoluzione della cattura e utilizzo della CO2 nell’edilizia sostenibile”, ha dichiarato Qiming Wang, professore associato di ingegneria civile e ambientale presso la USC Viterbi School of Engineering. “A differenza delle tecnologie tradizionali, che si concentrano sull’immagazzinamento della CO₂ o sulla sua conversione in liquidi, il nostro metodo sfrutta un processo di fabbricazione elettrochimica per trasformare il gas serra in minerali di carbonato di calcio all’interno di strutture polimeriche stampate in 3D”.
L’idea alla base dello studio prende spunto dalla capacità dei coralli di sequestrare CO2 atmosferica e convertirla in strutture solide tramite fotosintesi e biomineralizzazione. In natura, i coralli formano strutture di aragonite, note come coralliti, combinando anidride carbonica con ioni di calcio presenti nell’acqua marina per dar vita a minerali di carbonato di calcio.
I ricercatori hanno perciò deciso di replicare questo processo utilizzando impalcature polimeriche stampate in 3D, rivestite con un sottile strato conduttivo. Queste strutture sono state poi immerse in una soluzione di cloruro di calcio e collegate a circuiti elettrochimici. Aggiungendo CO2 alla soluzione, il gas si è scomposto in ioni di bicarbonato, che reagendo con il calcio presente nella soluzione, hanno prodotto altro carbonato di calcio che ha permesso di riempire gradualmente tutte le porosità della struttura stampata. Il risultato è un materiale composito denso e resistente, un’opzione innovativa per l’edilizia ad emissioni negative.
Resistenza al fuoco e autoriparazione
Uno degli aspetti più sorprendenti del nuovo materiale sviluppato da Qiming Wang e dal suo team è la sua incredibile resistenza al fuoco. Nonostante le impalcature polimeriche di base non siano ignifughe, il composito mineralizzato ha mantenuto la propria integrità strutturale anche dopo 30 minuti di esposizione diretta alla fiamma. Secondo il professor Wang, il fenomeno è dovuto alla capacità dei minerali di carbonato di calcio di rilasciare piccole quantità di CO2 ad alte temperature, contribuendo a un effetto ignifugo autoestinguente. Una caratteristica che lo rende a tutti gli effetti ideale per l’impiego in progetti di architettura green dove la sicurezza antincendio è cruciale.
Non solo. Oltre alla resistenza al fuoco, il materiale presenta anche proprietà di autoriparazione: le strutture danneggiate possono essere riparate applicando una bassa tensione elettrica, che attiva reazioni elettrochimiche in grado di ricostituire le interfacce fratturate e ripristinare la resistenza meccanica. Una tecnologia che apre nuove possibilità per la creazione di materiali da costruzione innovativi e durevoli finalizzati ad un’edilizia ad emissioni negative.
Pronti per edifici carbon-negative
Un’analisi completa del ciclo di vita ha confermato che il nuovo materiale prodotto genera un’impronta di carbonio negativa: la quantità di CO2 catturata supera le emissioni prodotte durante la fabbricazione e l’uso del materiale.
I ricercatori hanno anche dimostrato come i compositi possano essere assemblati in singoli moduli per creare strutture portanti di grandi dimensioni, aprendo la strada a un potenziale utilizzo in edilizia e in altre applicazioni ad alta resistenza meccanica.
Il prossimo obiettivo del team sarà la commercializzazione della tecnologia brevettata, per trasformare il futuro delle costruzioni in un’opportunità concreta per la decarbonizzazione e la transizione ecologica.Lo studio è stato pubblicato su npj Advanced Manufacturing.
