"L'edilizia emette enormi volumi di CO ₂ ", afferma il ricercatore SINTEF Simone Balzer Le, che fa parte di un gruppo di ricerca interdisciplinare che sta attualmente sviluppando un cemento biologico chiamato BioZEment. "La fabbricazione del cemento, che è un legante nel calcestruzzo, da solo rappresenta oltre il cinque per cento delle emissioni globali di gas serra".

Nessuna emissione, nessun riscaldamento

Nella produzione di cemento convenzionale, il calcare viene riscaldato ad una temperatura di 1450 gradi. Il processo è chiamato calcinazione e comporta il rilascio di enormi volumi di emissioni di gas serra (GHG) sotto forma di CO ₂ .

"Attualmente ci sono molti modi per ridurre questi volumi, " afferma Balzer Le. "Le nostre opzioni includono la cattura della CO ₂ gas, sostituendo parzialmente il cemento con altro legante, o trovare un modo per fare il cemento senza riscaldamento. Questo è l'approccio che stiamo utilizzando nello sviluppo di BioZEment, " lei dice.

Se i ricercatori riusciranno a portare avanti quest'ultimo approccio, può avere un'influenza enorme sulla riduzione dei volumi di emissioni di gas serra prodotte dal settore edile.

"Le nostre stime indicano che l'utilizzo di questo materiale potrebbe ridurre le emissioni globali fino all'80% rispetto al cemento convenzionale, sebbene BioZEment non possa essere utilizzato per tutte le applicazioni edilizie nella sua forma attuale. Però, potrà contribuire agli sforzi collettivi del settore delle costruzioni per ridurre la CO ₂ emissioni.

Batteri invece di riscaldamento

Il processo inizia mescolando le particelle di calcare macinato e la sabbia in modo convenzionale. Ma invece di scaldare il calcare, vengono aggiunti batteri specifici, che i ricercatori hanno scoperto vicino a una cava di calcare nel Verdal, Norvegia.

"I batteri producono acidi organici, compreso acido lattico e acetico, " dice Balzer Le. "Questi aiutano a ridurre il valore del pH della miscela e quindi a dissolvere parzialmente il calcare, rilasciando ioni calcio e carbonato."

"Il secondo passaggio prevede la miscelazione della sabbia con un'altra forma di batteri in uno stampo e l'alimentazione di questo con la miscela preparata di calcare e urea parzialmente disciolti. Questi batteri producono un enzima che divide l'urea, che fa aumentare nuovamente il pH. In tali condizioni, il calcio si forma insieme ai cristalli di carbonato di calcio, e sono questi cristalli che fungono da agente legante nel calcestruzzo a base di batteri, " spiega.

Dopo l'essiccazione, il materiale nello stampo diventa solido. In sostanza, questo metodo è un'estensione del noto processo biogeochimico noto come precipitazione di calcite indotta microbicamente (MICP). Il carbonato di calcio precipita a seguito dell'interazione tra minerali naturali e metabolismo batterico. MICP viene utilizzato, tra l'altro, dalla società americana bioMASON per fabbricare e stabilizzare i sottosuoli.

"Il vantaggio del nostro approccio è che sia il calcio che il carbonato derivano dal calcare, che ci consente di ridurre l'uso di urea rispetto ad un'altra forma comunemente applicata di MICP che ottiene il suo carbonato esclusivamente dall'urea, "dice Balzer Le.

Inizia facendo i mattoni

I ricercatori hanno esaminato una serie di modi diversi di applicare questa tecnologia. L'approccio più diretto sarà molto probabilmente quello di fabbricare mattoni a base di batteri, che probabilmente costerà solo circa il dieci percento in più rispetto ai mattoni standard.

"Fare mattoni ci permetterà di sviluppare il processo, ma stiamo anche esaminando applicazioni più commerciali del materiale che ridurranno i costi di produzione, " dice Balzer Le. "Lo scenario più realistico sarà quello di realizzare mattoni fabbricati commercialmente che possono essere trasportati direttamente da una fabbrica a un cantiere, " lei dice.

Pratico e riciclabile

È troppo presto per dire come si comporterà questo cemento biologico in termini di qualità.

"Non sarà forte come i calcestruzzi convenzionali, ma ci sono applicazioni in cui la sua forza materiale sarà probabilmente più che adeguata, " dice Balzer Le, aggiungendo che ci sono molti modi potenziali per rendere più forti i calcestruzzi BioZEment. Questi includono una varietà di tipi di rinforzo che utilizzano fibre di alluminio o di cellulosa derivate dal legno, entrambi i quali renderanno il materiale pratico per una serie di applicazioni diverse.

I ricercatori riconoscono anche il potenziale per riciclare BioZEment.

"Ciò si tradurrà in un minor utilizzo di materie prime, rendendo questo un campo di ricerca molto eccitante per noi, "dice Balzer Le.