Un nuovo materiale nato dalle alghe: il futuro delle strutture?

In arrivo un nuovo supermateriale a base di fibra di carbonio e alghe per ridurre la CO2 nelle costruzioni.

In seguito ad una sovvenzione di 6,5 milioni di euro del governo tedesco, i ricercatori dell'Università Tecnica di Monaco (TUM), stanno studiando un materiale innovativo che potrebbe cambiare e rinnovare il settore delle costruzioni.

Secondo Kolja Kuse di Techno Carbon Technologies, partner di produzione di CFS, la coltivazione di alghe su larga scala per il materiale potrebbe permettere l'eliminazione di circa quattro gigatonnellate di CO2 dall'atmosfera all'anno, un impatto importantissimo e significativo sul clima. L'aumento, in modo sostenibile, della produzione di fibra di carbonio ha implicazioni importanti per l'edilizia, spiega: "Se riusciamo a trasformare la fibra di carbonio in un materiale sostenibile e scalabile, possiamo sostituire cemento e acciaio su larga scala. L'uso delle alghe è fattibile dal punto di vista dei costi, la velocità di crescita delle alghe e la capacità di produzione è molto maggiore di qualsiasi altra risorsa naturale o fonte di energia".

La pietra in fibra di carbonio (CFS - Carbon Fibre Stone) è composta da sottili lastre di granito ricoperte e stratificate con tessuto in fibra di carbonio per aumentare la resistenza alla compressione. La tecnologia è in aggiornamento e in sviluppo da quasi 15 anni, ma l'integrazione più recente delle microalghe nella produzione della fibra di carbonio ha migliorato notevolmente le prestazioni ambientali.

Le microalghe crescono velocemente quando vengono coltivate e possono immagazzinare il gas serra CO2 sotto forma di biomassa. Successivamete, nel momento in cui gli zuccheri delle alghe nella biomassa vengono trasformati al fine di produrre olio di lievito, questo viene trattato per produrre glicerina come ingrediente centrale nella produzione di fibre di carbonio.

Le microalghe e la loro coltivazione

Le microalghe sono microrganismi fotosintetici unicellulari, che vivono in ambienti salini o d'acqua dolce, capaci di convertire la luce del sole, l'acqua e l'anidride carbonica in biomassa algale.

Come segnala Enea, esistono più di 50.000 specie di microalghe; finora ne sono state identificate circa 10mila.

Si è parlato della comparsa nel ghiaccio antartico di chiazze verdi che si è scoperto essere microalghe e si è evidenziata la loro capacità di "serbatoi di carbonio". Uno degli aspetti più significativi a favore delle alghe è proprio questo, la loro capacità di immagazzinamento della CO2.

Già nel 2019 è stato realizzato un prototipo di muro di casa costruito in CFS, con strati interni ed esterni spessi 20 mm. Fin da subito è stato possibile osservare come il materiale è stato capace di sopportare un carico di 150 tonnellate prima di superare i test. La stessa Kuse afferma che un muro di cemento richiederebbe un elemento di 200 mm di spessore con quattro volte il peso per ottenere le stesse prestazioni. Inoltre, altri componenti che sono stati prodotti includono una trave a doppia T in granito rinforzato con fibra di carbonio e una piastra piana.

Secondo Thomas Brück, , professore di biotecnologia sintetica all'Università tecnica di Monaco, "le fibre di carbonio prodotte dalle alghe sono assolutamente identiche alle fibre attualmente utilizzate nell'industria. Possono quindi essere utilizzati per tutti i processi standard nell'ingegneria aeronautica e automobilistica".

Il granito è normalmente fragile se esposto a forze di trazione, ma quando è rivestito con tessuto in fibra di carbonio, la sua capacità di resistenza aumenta notevolmente. Inoltre, alcuni tipi di granito hanno un peso specifico inferiore anche all'alluminio, permettendo così di ridurre addirittura dimezzando il peso della struttura rispetto all'acciaio o al cemento armato.