Il nostro futuro è nel calcestruzzo dall'antica Roma

L'industria edile produce ogni anno grandi quantità di carbonio e ciò che la ricerca vuol fare in questo caso è guardare al passato, ai tempi dei Romani.

Il nostro futuro è nel calcestruzzo dall'antica Roma
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"Signora mia, le strade oggigiorno sono piene di buche, e quelle degli antichi Romani sono ancora in piedi"; una frase che lascia il tempo che trova, molto in voga soprattutto nella prima era dei social network e in particolar modo di Facebook, ma non è del tutto sbagliata: se da un lato possiamo puntare il dito sul fatto che ciò che è sopravvissuto fino ai giorni nostri è solo una piccola parte di tutta l'architettura Romana, non possiamo non ammirare la grande stabilità di queste strutture millenarie.

La ricerca della ricetta perfetta per il futuro passa obbligatoriamente da studi sulle strutture antiche, che vengono viste con grande interesse dai ricercatori in tutto il globo per migliorare il settore dell'edilizia e carpire tutti i segreti del calcestruzzo dell'Antica Roma: andiamo alla scoperta dell'edilizia del popolo che ha reso grande la nostra penisola.

Un'introduzione: calcestruzzo e cemento

Questa introduzione ha lo scopo di far comprendere la differenza tra calcestruzzo e cemento, che molto spesso vengono confusi e presi come sinonimi.
Un cemento è un componente utilizzato in edilizia come legante idraulico per andare a unire una miscela di materiale.

Questa miscela è composta da aggregati di vario genere, additivi chimici, ad acqua: quest'ultima ha lo scopo di far diventare in un primo momento il cemento, o i cementi, delle soluzioni pastose e facilmente lavorabili, diventando sempre più dure con il passare del tempo. Tutta questa miscela non è altro che il calcestruzzo.

Il ruolo chiave del calcio

Gli studi presi in considerazione analizzano dei campioni provenienti dal sito archeologico di Priverno e analizzati da ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Le analisi che coinvolgono microscopie elettroniche e spettroscopie elettromagnetiche, hanno evidenziato la presenza di inclusioni nel materiale, al cui interno vi era costante e uniforme la presenza di piccole rocce piene di calcio (Ca).
Per gli studiosi, la presenza di tali inclusioni è da reputare come una feature e non un bug per la resistenza del calcestruzzo antico.
Leggendo attentamente gli scritti di architettura Romana, tra cui quelli di Marco Vitruvio Pollione del I secolo a.C. e quelli dello storico Plinio il Vecchio del I secolo d.C., i chimici americani hanno creato un campione di prova mescolando cemento, ghiaia, sabbia e acqua.
Il procedimento da utilizzare per la creazione di queste piccole rocce di calcio non è stato però tramandato negli antichi scritti: i sospetti degli studiosi sono ricaduti su una mescolazione a caldo (hot mixing).

Il primo punto importante da studiare era proprio questo mescolamento con l'acqua, perché a contatto con la calce viva la reazione sprigiona una grossa quantità di energia che, per quanto ne sapessero, avrebbe potuto portare a esplosioni: ciò non avvenne e in effetti l'interazione produce solo un'elevata quantità di calore accompagnata da un getto di vapore.
L'altro obiettivo degli americani era confrontare i vari campioni ottenuti: quello proveniente dalla provincia di Latina, il nuovo ottenuto per hot mixing e del normale calcestruzzo utilizzato nelle comuni applicazioni edili.
Lo studio sul nuovo materiale ha rivelato anche in questo caso la presenza di piccoli cluster di calcio nelle sue inclusioni; si sono andate a studiare le caratteristiche meccaniche dei calcestruzzi rompendoli a metà e disponendo le due estremità molto vicine tra loro e, infine, è stata fatta colare dell'acqua nella spaccatura.

"I risultati sono stati sbalorditivi", ha dichiarato Masic, chimico del MIT, perché il blocco ottenuto per hot mixing si è risanato nel giro di tre settimane, a differenza del blocco di calcestruzzo prodotto con tecniche tradizionali che non presenta minimamente fenomeni simili.

L'impatto ambientale del calcestruzzo

Il cemento di Portland (OPC, Ordinary Portland Cement) è il prodotto maggiormente utilizzato a livello globale: si stima che la sua produzione emetta 1 tonnellata di anidride carbonica per ogni tonnellata di materiale prodotto; la quantità prodotta di OPC si aggira ogni anno sulle 4 GTonnellate e la domanda è in costante e continuo aumento.

Tali quantità influiscono non poco sull'impronta di carbonio globale: la produzione di cemento è responsabile dell'8% del totale di gas serra prodotto da noi umani.
In quest'ottica è di fondamentale importanza la realizzazione di materiali più resistenti per migliorare i tempi di vita degli edifici: le strutture dell'antica Roma resistevano inoltre a differenti condizioni climatiche, a terremoti e al contatto con l'acqua marina, tutto ciò senza l'utilizzo di misure di rinforzo al loro interno.
Non solo la costruzione, ma anche la demolizione di vecchi edifici provoca emissioni di CO2 nell'ambiente.
L'industria del calcestruzzo è restia al cambiamento, soprattutto in virtù del fatto che si è raggiunta una sorta di equilibrio che rende gli attuali costi piuttosto bassi: sta alla ricerca trovare una nuova chimica, proprietà meccaniche eccezionali e/o tecniche innovative che sappiano bilanciare i due aspetti e rendere appetibile al mercato il nuovo "vecchio" calcestruzzo.

Fonti:
Science News - Science Advances - Geopop