Dalla bioingegneria arrivano materiali autorigeneranti per un’edilizia sostenibile e la preservazione intelligente del patrimonio architettonico
Col passare del tempo, le intemperie e le sollecitazioni quotidiane causano danni e deterioramenti ai materiali geologici utilizzati nella costruzione di un edificio. Ciò può compromettere l’integrità strutturale e la sicurezza degli edifici, nonché ridurne la loro attrattiva a livello estetico. La manutenzione regolare prevede solitamente l’applicazione di rivestimenti di superficie, che possono limitare la traspirabilità dei materiali, riducendo le loro prestazioni nel lungo termine. Questi inoltre sono spesso limitati a materiali specifici. Il progetto GEOHEAL, con il sostegno dell’UE, ha esplorato le potenzialità di alcuni materiali in grado di innescare automaticamente un processo di risanamento che ripristina, se non addirittura migliora, le auspicabili proprietà strutturali o estetiche. Prendendo ispirazione dalla ricerca sulla mineralizzazione batterica della calcite nel cemento, GEOHEAL ha sottoposto a dimostrazione la mineralizzazione in vari tipi di rocce. «La nostra tecnica migliora la durata del materiale trattato senza compromettere la traspirabilità dei materiali, esattamente come alcuni trattamenti chimici», spiega il coordinatore del progetto Mike Harbottle dell’Università di Cardiff che ha ospitato il progetto. Il lavoro ha già attirato l’attenzione di media come BBC Wales, Forbes, The Engineer e New Civil Engineer, tra gli altri. Inoltre, ha permesso di partecipare ad eventi politici per l’innovazione nel Galles (HEFCW) e ad attività di comunicazione come la Notte europea dei ricercatori.
Influenzare il comportamento strutturale dei materiali edili porosi
La ricerca sta attualmente lavorando su diverse tecnologie autorigenerative per materiali. «Ci siamo avvalsi della mineralizzazione microbiologica, un processo naturale che si presta bene ad essere applicato alla superfici murarie nuove o vecchie», prosegue Harbottle. Il team di GEOHEAL ha lavorato con materiali naturali, principalmente pietra calcare e arenaria, comuni nelle costruzioni sia vecchie che nuove. Fondamentalmente, poiché sono porose possono anche supportare una serie di microrganismi attivi. Il team ha utilizzato un batterio chiamato Sporosarcina urae il quale, oltre a produrre carbonato di calcio protettivo (calcite), sopravvive in condizioni difficili e lunghi periodi di tempo come spora. I batteri rimangono dormienti come spore fino a quando non vengono attivati per produrre calcite, che si fonde con il calcare e incolla insieme i granelli di sabbia nell’arenaria. Il meccanismo di attivazione è semplice quanto fornire loro alimenti al momento giusto. Il trattamento può essere applicato con spray, spazzole o combinato con capsule incastrate nei pori che si rompono quando la pietra è danneggiata. La capacità del batterio di modificare la microstruttura dei materiali esposti agli agenti atmosferici è stata dimostrata su campioni di muratura prelevati da Tintern Abbey nel Monmouthshire, Galles, in Regno Unito. I trattamenti biologici non hanno danneggiato la struttura né l’hanno compromessa esteticamente. Ad esempio, il team non ha rilevato alcuna alterazione del colore percepibile dall’occhio umano. «Nel corso di questi test di laboratorio, abbiamo anche individuato prove di risanamento clinico, in cui il sistema può sopravvivere a condizioni climatiche difficili e riattivarsi una volta innescato», aggiunge Magdalini Theodoridou, che ha intrapreso la ricerca con il supporto del programma d’azione Marie Skłodowska-Curie.
Un uso sostenibile dei materiali
GEOHEAL offre un approccio più ecocompatibile alla costruzione e alla conservazione. Non solo potrebbe ridurre l’onere di una manutenzione costante, ma, consentendo il riutilizzo delle proprietà esistenti, ridurrebbe anche la necessità di nuove costruzioni. Inoltre, è dimostrato che potrebbe essere utilizzato per riparare edifici danneggiati dalla balistica in zone di conflitto. Diversi studi pilota di queste tecnologie hanno dato esito positivo in fase di sviluppo, tuttavia non vi è stata ancora un’applicazione diffusa. Ma poiché la borsista di ricerca si trova ora presso www.bbe.ac.uk (l’Hub for Biotechnology in the Built Environment (HBBE)) nel Regno Unito e partecipa a progetti correlati come RM4L e SMARTINCS, finanziato dall’UE, il team continua a lavorare per applicazioni reali. Oltre ad aprire discussioni con l’industria edile, il team ha attirato l’interesse di organizzazioni come Cadw (l’organismo gallese per il patrimonio storico) e Highways England.
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