Scienziati cinesi creano materiali da costruzione a basse emissioni di carbonio ispirati ai vermi

I ricercatori cinesi affermano di aver creato materiali da costruzione naturali a basso contenuto di carbonio partendo da granelli tra cui sabbia e macerie di mattoni, ispirandosi alle strutture sottomarine costruite dai vermi della sabbia.

Queste creature marine, lunghe circa 5 cm e che si trovano lungo la costa della California, creano le loro colonie a nido d’ape incollando insieme granelli di sabbia.

Sulla base di questa idea, gli scienziati dell’Istituto tecnico di fisica e chimica dell’Accademia cinese delle scienze di Pechino affermano di aver sviluppato un’alternativa ai materiali da costruzione tradizionali.

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Hanno scritto sulla rivista peer-reviewed Matter il 20 settembre, affermando che c’è un urgente bisogno di opzioni a basse emissioni di carbonio a causa del “massiccio consumo di energia e di emissioni di carbonio” dei materiali tradizionali.

Secondo la Global Building and Construction Alliance, ospitata dalle Nazioni Unite, i materiali utilizzati nelle costruzioni – come cemento, vetro, acciaio, mattoni e alluminio – hanno rappresentato circa il 9% delle emissioni globali totali di anidride carbonica legate all’energia nel 2021.

Queste emissioni vengono prodotte durante la lavorazione dei materiali, ad esempio bruciando combustibili fossili ad alte temperature durante il processo di produzione del cemento.

Sebbene le alternative naturali al cemento siano più rispettose dell’ambiente, secondo i ricercatori tendono anche ad avere “scarse proprietà meccaniche”.

Hanno cercato di sabbiare i vermi del tordo per superare questo problema. I vermi secernono un adesivo che lega insieme pezzi di sabbia e conchiglie per formare colonie di castelli di sabbia.

Anche se il meccanismo di legame specifico per questo processo non è chiaro, i ricercatori hanno scoperto che la colla secreta dai vermi contiene proteine ​​sia caricate positivamente che negativamente, creando una “forte attrazione di carica”.

Il team ha cercato di fare la stessa cosa, utilizzando biopolimeri con carica opposta per legare diversi grani e creare i propri materiali da costruzione, un processo che non richiede alte temperature o pressione.

I materiali utilizzati nella costruzione devono soddisfare uno standard per mantenere la loro struttura sotto pressione. Secondo lo studio, i materiali sviluppati dal team hanno un’elevata resistenza alla frattura con resistenze a compressione superiori alla soglia di costruzione.

Possono anche mantenere le prestazioni meccaniche sotto l’influenza degli agenti atmosferici solari, possono essere isolati dall’acqua con rivestimenti e dimostrare la fattibilità della produzione su larga scala, hanno affermato i ricercatori.

C’è una carenza di sabbia a livello globale a causa dell’elevata domanda dei tipi specifici necessari per produrre materiali da costruzione.

Ma il team cinese ha affermato che i suoi materiali sono versatili, poiché possono essere realizzati con granelli caricati negativamente come sabbia del deserto e del mare, ceneri di carbone, macerie di mattoni, scarti di metallo e scorie di cemento.

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Il materiale ha anche una “riciclabilità unica” in quanto può essere rimodellato frantumando e idratando i blocchi. Secondo lo studio, nel corso di cinque operazioni, i materiali hanno mantenuto resistenza ed elasticità simili al materiale originale.

Anche i tempi di produzione sono stati molto più brevi rispetto a quelli del calcestruzzo tradizionale, impiegando solo due giorni invece dei 28 giorni necessari per il calcestruzzo, ha affermato.

Secondo la Global Building and Construction Alliance, si prevede che i materiali da costruzione, soprattutto nelle economie in via di sviluppo, domineranno il consumo di risorse nei prossimi decenni, e si prevede che l’uso di materie prime raddoppierà entro il 2060.

Data questa crescente domanda, il team ha affermato che l’alternativa naturale fornisce un “percorso promettente per accelerare il settore edile di prossima generazione con un consumo energetico ed emissioni di carbonio limitati”.