I materiali viventi che catturano CO2: rivoluzione verde nell’edilizia dal Politecnico di Zurigo
Indice dei contenuti
- Introduzione: edilizia in cerca di soluzioni sostenibili
- Origine della scoperta: il Politecnico Federale di Zurigo
- Che cos’è un materiale da costruzione vivente?
- Come funziona: sinergia tra batteri, luce e sostanze nutritive
- La cattura della CO2: verso edifici a impatto negativo
- Modellabilità e stampa 3D: una flessibilità senza precedenti
- Applicazione architettonica: la Biennale di Venezia come laboratorio
- Il ruolo dei materiali bioattivi per le facciate del futuro
- Potenzialità e sfide nel mercato dell’edilizia sostenibile
- Conclusioni e prospettive
Introduzione: edilizia in cerca di soluzioni sostenibili
Il settore delle costruzioni è tra i principali responsabili delle emissioni globali di CO2, contribuendo in modo significativo all’impronta ecologica mondiale. Le sfide ambientali di oggi spingono scienziati, architetti e ingegneri alla ricerca di materiali sostenibili per l’edilizia capaci di ridurre l’impatto climatico e favorire una transizione verso un futuro più verde. In quest’ottica, l’arrivo di materiali innovativi rappresenta una svolta cruciale. La recente invenzione di un materiale da costruzione vivente, sviluppato dal Politecnico Federale di Zurigo, si colloca come una delle più promettenti risposte nel panorama dei materiali green per l’architettura.
Origine della scoperta: il Politecnico Federale di Zurigo
Il progetto nasce nei laboratori del rinomato Politecnico Federale di Zurigo, una delle più autorevoli istituzioni internazionali nell’ambito della ricerca sui materiali innovativi per l’edilizia. Qui, un gruppo multidisciplinare di ricercatori ha unito competenze in ingegneria, architettura, microbiologia e scienza dei materiali per ideare un prodotto unico: un materiale da costruzione vivente capace di catturare CO2 e contribuire all’abbattimento delle emissioni durante e dopo la realizzazione degli edifici.
L’approccio integrato tra discipline diverse ha permesso di superare i limiti tradizionali dei materiali da costruzione, spingendo verso soluzioni che non solo siano ecologiche, ma anche adattabili e funzionali alle esigenze architettoniche contemporanee.
Che cos’è un materiale da costruzione vivente?
Il termine materiale da costruzione vivente definisce un aggregato in cui microorganismi (in questo caso specifico, batteri) sono inseriti all’interno di una matrice strutturale. Questi organismi, nutriti da una combinazione di luce solare e acqua arricchita di nutrienti, rimangono metabolicamente attivi e sono in grado di influire direttamente sulle proprietà del materiale stesso.
A differenza dei consueti materiali da costruzione, caratterizzati da inerzia e staticità una volta posati, questo prodotto mantiene nel tempo una dinamica interna. Tale bioattività permette al materiale di crescere, autoripararsi, e soprattutto di assorbire una quota significativa di anidride carbonica dall’ambiente, svolgendo così la funzione di un vero e proprio materiale edificio deposito di CO2.
Peculiarità della bioattività
- Crescita autonoma: il materiale può espandersi e modificarsi in risposta a stimoli ambientali;
- Processi vitali: i batteri incorporati continuano ciclicamente le loro funzioni di crescita e cattura di CO2;
- Integra nuove tecnologie: la sua composizione si presta a essere stampata e modellata tramite stampa 3D per edilizia.
Come funziona: sinergia tra batteri, luce e sostanze nutritive
Il principio di funzionamento di questo materiale rivoluzionario si fonda su una combinazione di elementi chiave:
- Batteri funzionali: scelti per la loro capacità di fissare CO2 e produrre sostanze minerali,
- Luce solare: indispensabile per attivare i processi biochimici nei batteri,
- Acqua con nutrienti: una miscela attentamente bilanciata di macro- e microelementi alimenta la crescita batterica.
Questi elementi concorrono a dare vita a un materiale capace di catturare attivamente CO2 durante il suo sviluppo e per tutto il ciclo di vita dell’edificio. Catene metaboliche batteriche intrappolano l’anidride carbonica e la convertono in carbonati solidi, con un duplice risultato: la riduzione dei gas serra e il rafforzamento strutturale del materiale stesso.
La cattura della CO2: verso edifici a impatto negativo
Una delle funzioni più innovative di questo materiale bioattivo per l’architettura consiste nella sua capacità di sequestrare una quantità rilevante di CO2, andando ben oltre la semplice riduzione delle emissioni legate ai materiali tradizionali. Al contrario, il materiale trasforma la struttura edilizia stessa in un pozzo di carbonio permanente.
I vantaggi di tali materiali sono molteplici:
- Compensazione delle emissioni di costruzione: i materiali tradizionali, come cemento e acciaio, producono alta CO2 nella fase di produzione;
- Accelerazione verso edifici a emissioni zero: l’assorbimento attivo di CO2 spinge il bilancio complessivo degli edifici verso valori negativi;
- Lotta al cambiamento climatico: la diffusione di questi materiali favorisce una riduzione della concentrazione atmosferica di gas serra.
Il materiale deposito di CO2 così realizzato potrà quindi diventare parte integrante della strategia globale di decarbonizzazione del settore edilizio.
Modellabilità e stampa 3D: una flessibilità senza precedenti
Un altro aspetto innovativo è la modellabilità tramite tecnologie di stampa 3D. Questo materiale è stato progettato per essere facilmente plasmato attraverso processi di stampa 3D per edilizia, consentendo la realizzazione di elementi architettonici complessi che sarebbero altrimenti difficili con tecniche tradizionali.
I vantaggi della stampa 3D con materiali bioattivi sono numerosi:
- Personalizzazione delle forme: ogni struttura può essere unica e adattarsi alle esigenze estetiche o funzionali del progetto;
- Riduzione degli sprechi: la produzione additiva minimizza il materiale inutilizzato;
- Rapidità di realizzazione: tempi di esecuzione molto più brevi rispetto alle tecniche convenzionali.
Grazie a queste caratteristiche, il materiale costituisce una pietra miliare tra i materiali innovativi per le facciate e i materiali green presentati dal Politecnico di Zurigo.
Applicazione architettonica: la Biennale di Venezia come laboratorio
La validità del materiale non è rimasta confinata ai laboratori. Gli architetti che collaborano con il Politecnico Federale di Zurigo hanno realizzato una serie di installazioni alla prestigiosa Biennale di Venezia, uno degli eventi più importanti su scala mondiale per l’arte e l’architettura. Qui, le soluzioni costruttive con batteri sono state esibite in spettacolari componenti architettonici, attirando l’attenzione di esperti e addetti ai lavori.
L’uso del materiale alla Biennale testimonia:
- La fattibilità pratica di utilizzo in architettura contemporanea;
- Le potenzialità di integrazione estetica tra elementi naturali e design avveniristico;
- La sensibilizzazione della comunità internazionale su materiali ecologici e innovativi.
Queste installazioni hanno avuto il merito di aprire una riflessione su cosa significhi progettare oggi un edificio pensato non solo per dare forma, ma per contribuire attivamente all’equilibrio climatico.
Il ruolo dei materiali bioattivi per le facciate del futuro
Uno degli scenari più interessanti riguarda l’applicazione di questi materiali bioattivi sulle facciate degli edifici. Rivestire le superfici esposte con materiali in grado di catturare CO2 permette di trasformare le città in immensi dispositivi depurativi capaci di ridurre su vasta scala l’anidride carbonica atmosferica.
I vantaggi attesi sono notevoli:
- Estensione delle superfici attive: ogni facciata diventa un filtro ecologico;
- Possibile effetto isolante: le facciate trattate con tali materiali potrebbero migliorare anche le prestazioni energetiche degli edifici;
- Durabilità e manutenzione: la capacità autoriparante del materiale riduce i costi e la necessità di interventi;
- Nuove possibilità di design architettonico dovute alle tecniche di stampa 3D.
Questa visione trasforma la funzione passiva di una facciata in un ruolo attivo nella lotta ai cambiamenti climatici.
Potenzialità e sfide nel mercato dell’edilizia sostenibile
L’introduzione di materiali da costruzione viventi, come quelli proposti dal Politecnico di Zurigo, apre scenari entusiasmanti quanto complessi. Tra le potenzialità troviamo:
- Scalabilità industriale: la stampa 3D facilita la produzione di elementi su vasta scala;
- Inclusione di principi di economia circolare: materiali che crescono, si autoriparano, e possono essere riciclati o trasformati a fine vita;
- Notevole riduzione dei costi ambientali nella filiera produttiva.
Tuttavia, le sfide non sono trascurabili:
- Controllo della bioattività a lungo termine: occorre garantire che i batteri non vengano inattivati o danneggiati dalle condizioni ambientali;
- Normative e sicurezza: servono nuovi standard per certificare l’idoneità di questi materiali in ambito edilizio;
- Accettazione culturale e formazione degli operatori: architetti, ingegneri e costruttori dovranno acquisire nuove competenze e familiarity con processi e tecnologie mai utilizzate prima.
Il successo su larga scala dipenderà dalla capacità di superare queste criticità, grazie a ulteriori investimenti in ricerca e sviluppo e un dialogo costante tra industria, ricerca e organismi di regolamentazione.
Conclusioni e prospettive
Il materiale da costruzione vivente sviluppato dal Politecnico Federale di Zurigo rappresenta un punto di svolta epocale per il settore delle costruzioni. Capace di crescere, assorbire CO2 e adattarsi tramite stampa 3D, esso porta l’edilizia nella nuova era dei materiali sostenibili e bioattivi.
L’esperienza positiva alla Biennale di Venezia mostra come i materiali green possano non solo esistere, ma essere fonte di ispirazione concreta e praticabile per architetti e urbanisti. Le facciate degli edifici di domani potrebbero diventare filtri viventi contro l’inquinamento, integrando in modo invisibile bellezza, funzione e impatto ambientale positivo.
La strada verso l’edilizia sostenibile è inevitabilmente complessa, ma materiali come questi aprono scenari capaci di accelerare una svolta necessaria. La collaborazione multidisciplinare, la formazione e la regolamentazione saranno i pilastri su cui costruire il futuro delle nostre città, sempre più attente all’equilibrio tra innovazione e rispetto dell’ambiente. L’auspicio è che la ricerca continui a offrire soluzioni nuove, portando i materiali da costruzione viventi dal laboratorio alle strade e agli edifici delle metropoli globali, inaugurando una stagione di sostenibilità, bellezza e intelligenza costruttiva mai vista prima.
