Il processo non danneggia l’ecosistema marino ed è completamente reversibile
Secondo uno studio condotto dal JRC della Commissione Europea entro la fine del secolo quasi il 26% delle spiagge della Terra sarà spazzato via. Parte della colpa dell’erosione costiera se la prende il cambiamento climatico, causando l’innalzamento dei mari e piogge sempre più intense. Purtroppo il fenomeno coinvolge direttamente anche l’Italia colpita solo nell’ultimo anno addirittura da 104 eventi estremi.
Una nuova ricerca della Northwestern University prova ad intervenire sulla grave piaga dell’erosione delle coste, sfruttando un metodo semplice, economico e soprattutto estremamente produttivo. Ad ispirare i ricercatori sono i molluschi, le cozze e le vongole, organismi marini che vivono all’interno di gusci fatti prevalentemente con minerali disciolti nell’acqua. Allo stesso modo, gli scienziati sono riusciti a trasformare la sabbia marina costiera in un “cemento naturale” estremamente resistente, sfruttando nulla più che una blanda scarica elettrica.
Trasformare la sabbia marina in cemento naturale
I molluschi per formare il proprio guscio, sfruttano l’energia metabolica, gli scienziati della Northwestern, guidati dal professor Alessandro Rotta Loria, hanno invece utilizzato l’energia elettrica per stimolare la reazione chimica necessaria alla trasformazione.
Negli esperimenti condotti in laboratorio è bastata una debole corrente elettrica per cambiare istantaneamente la struttura della sabbia marina, trasformandola in un solido simile a roccia.
“Oltre il 40% della popolazione mondiale vive in zone costiere”, sottolinea Rotta Loria, aree minacciate dall’erosione costiera e dagli eventi meteo estremi. “Il mio obiettivo era sviluppare un approccio in grado di cambiare lo status quo nella protezione costiera, che non richiedesse la costruzione di strutture di protezione e che potesse cementare substrati marini senza usare cemento vero e proprio”.
Come gli ioni diventano colla
Applicando una leggera stimolazione elettrica (da 2 a 3 volt) ai terreni marini, gli scienziati hanno innescato la reazione chimica necessaria a convertire gli gli ioni ed i minerali presenti nell’acqua in una sorta di colla. Il processo converte alcuni di questi costituenti marini in carbonato di calcio solido, lo stesso minerale che i molluschi usano per costruire i loro gusci.
Allo stesso modo, applicando una tensione leggermente più alta (4 volt), questi minerali possono essere trasformati in idrossido di magnesio e idromagnesite, un minerale molto diffuso che si trova in numerose pietre.
Quando questi minerali si fondono in presenza di sabbia agiscono al pari di un collante creando una superficie molto simile alla roccia, un “muro marino” ben più forte del cemento tradizionale. Mentre i minerali si formano istantaneamente dopo l’applicazione della corrente, le stimolazioni elettriche più lunghe raccolgono risultati più sostanziali. “Abbiamo notato risultati notevoli già dopo pochi giorni di stimolazioni”, ha affermato Rotta Loria. “Quindi, la sabbia trattata dovrebbe rimanere al suo posto, senza bisogno di ulteriori interventi”.
Coloro che temono per la vita sottomarina possono dormire sonni tranquilli, come conferma il team, la corrente trasmessa è troppo bassa per danneggiare in alcun modo l’ecosistema naturale. Non solo. Il sistema è reversibile. Se in futuro la decisione dovesse essere quella di rimuovere il “cemento naturale”, sarà sufficiente invertire gli elettrodi dell’anodo e del catodo della batteria per dissolvere con l’elettricità i minerali, annullando di fatto il processo.
Quanto costa elettrizzare la sabbia?
Il processo offre un’alternativa estremamente economica ai metodi tradizionali. Secondo i calcoli del team di ricerca il processo costa solo 3$-6$ per metro cubo di terreno cementato elettricamente. Mentre i metodi più consolidati e comparabili, che utilizzano leganti per far aderire e rinforzare la sabbia, costano fino a $70 per lo stesso volume unitario.
Inoltre questo stesso approccio può risultare utile per riparare le strutture in cemento armato deteriorate dall’erosione costiera.
“Le applicazioni di questo approccio sono innumerevoli”, prosegue Rotta Loria. “Possiamo usarlo per rafforzare il fondale marino sotto le dighe o stabilizzare le dune di sabbia e trattenere pendii di terreno instabili. Potremmo anche usarlo per rafforzare le strutture di protezione, le fondamenta marine e tante altre cose. Ci sono molti modi per applicarlo per proteggere le aree costiere”.Lo studio “Electrodeposition of calcareous cement from seawater in marine silica sands” è stato pubblicato sulla rivista Communications Earth and the Environment.