Il cemento vivente offre una solida base all’edilizia sostenibile
L’urbanizzazione, l’invecchiamento delle infrastrutture e la crescente frequenza di pericoli quali terremoti, erosione del suolo e frane stanno determinando un crescente bisogno di servizi di stabilizzazione del terreno. Ciò comporta in genere il miglioramento della durabilità e della resistenza all’acqua dei terreni instabili mediante l’aggiunta di leganti chimici o l’uso di macchinari pesanti per compattare il terreno. Queste soluzioni sono ben lungi dall’essere ideali. In loco sono anche necessarie enormi quantità di energia per generare le alte pressioni richieste per iniettare gli agenti stabilizzanti nel terreno. Inoltre, le soluzioni esistenti a base di ceneri volanti, calce e cemento possono causare danni irreversibili alle acque sotterranee e agli ecosistemi del sottosuolo.
Riparazioni delle infrastrutture rispettose dell’ambiente
Il progetto CEBREWA(si apre in una nuova finestra), sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra) (CER), ha cercato di rispondere a un’esigenza industriale fondamentale: soluzioni innovative e pronte per il mercato per la stabilizzazione del terreno a base biologica, che siano efficaci e meno dannose per l’ambiente. Il progetto si è basato sugli sviluppi rivoluzionari ottenuti in un altro progetto finanziato dal CER denominato BIOGEOS, che ha brevettato nuove tecnologie di biocementazione per opere civili, geotecniche e geoambientali. Anziché ricorrere ad agenti chimici, queste soluzioni utilizzano microrganismi per consolidare i terreni poco compatti e riparare i materiali da costruzione. «Quello che facciamo è sfruttare la formazione di calcite mediata da organismi viventi per consentire ai terreni di creare i propri legami minerali, invece di affidarci ai leganti sintetici convenzionali», spiega Lyesse Laloui, coordinatore del progetto CEBREWA e direttore del Laboratorio di meccanica dei terreni(si apre in una nuova finestra) presso il Politecnico federale di Losanna (EPFL). Il processo consiste nell’iniettare nel terreno microrganismi selezionati (o i loro enzimi), che producono carbonato di calcio attraverso la loro attività metabolica. Questi cristalli di calcare fungono da cemento biologico, legando il materiale circostante. Il progetto CEBREWA intendeva dimostrare la validità di questa tecnologia e accelerare la commercializzazione di soluzioni pronte per l’industria. «Abbiamo valutato la tecnologia dalla scala dei pori a quella del campo», afferma l’esperto. «A tal fine abbiamo utilizzato tecniche di imaging avanzate, test di laboratorio e modellizzazione numerica. Abbiamo inoltre utilizzato bioreattori su larga scala per la produzione di microrganismi e condotto prove di stabilizzazione dei pendii su scala reale».
Efficacia del trattamento e miglioramento della resistenza
Il progetto, della durata di 18 mesi, ha dimostrato con successo che la biocementazione può essere estesa dagli studi di laboratorio ad applicazioni ingegneristiche concrete. Inoltre, le prove sul campo hanno rivelato che è possibile ottenere efficienze di trattamento e miglioramenti significativi della resistenza. «Il progetto ha inoltre fornito strumenti di progettazione e monitoraggio che supportano l’implementazione di questa tecnologia in applicazioni quali il controllo dell’erosione, il miglioramento della capacità portante, la stabilizzazione dei pendii e il rinforzo stradale», aggiunge. I prossimi passi includono l’accelerazione dell’implementazione industriale attraverso ulteriori validazioni sul campo, la certificazione internazionale (ISO, CE), la standardizzazione e le procedure di controllo della qualità. «La tecnologia è già in fase di trasferimento tramite brevetti e la spin-off di EPFL Medusoil(si apre in una nuova finestra) », osserva il ricercatore. «Il lavoro in corso si concentra sul potenziamento dei sistemi di produzione, sull’ampliamento delle applicazioni e sull’integrazione della biocementazione nelle pratiche geotecniche tradizionali».
Stabilizzazione del terreno con tecnologia biotecnologica pronta per il mercato
Laloui e il suo team ritengono che il mercato per questa soluzione biotecnologica di stabilizzazione del terreno sia destinato a crescere. Gli eventi meteorologici estremi potrebbero accelerare la necessità di interventi di riparazione su strade, ferrovie, terrapieni, bacini idrici e dighe. Anche la crescente scarsità di terreni idonei allo sviluppo e la necessità di ampliare le infrastrutture esistenti per sostenere la popolazione in aumento nelle aree urbane richiedono una maggiore stabilizzazione del terreno. «La nostra ambizione è quella di rendere il miglioramento del terreno significativamente meno inquinante, meno invasivo e più compatibile con l’ambiente, senza compromettere le prestazioni ingegneristiche», conclude. «I proprietari di infrastrutture, gli appaltatori, gli enti pubblici e le comunità esposte a rischi geologici potranno trarre vantaggio da una nuova generazione di tecnologie sostenibili per la stabilizzazione del terreno».