Il Politecnico di Zurigo trasforma la sabbia in biocemento solido grazie ai batteri

Far crescere carbonato di calcio senza calore elevato

La produzione tradizionale di cemento richiede temperature da forno estreme, generando emissioni significative di anidride carbonica lungo le filiere globali dell'edilizia. Per aggirare questa impronta, un gruppo del Politecnico di Zurigo ha esplorato un'innovazione ecocompatibile incentrata sulla precipitazione minerale naturale indotta da un batterio chiamato Sporosarcina pasteurii, secondo New Atlas. In condizioni chimiche controllate, il microrganismo colonizza i minuscoli spazi tra i granelli di sabbia e innesca la formazione di carbonato di calcio, il minerale rigido presente nel gesso, nel calcare e nei gusci dei molluschi.

«Hai l'impasto, che è ancora molto malleabile e delicato. Solo il forno può trasformarlo in qualcosa di solido.»

— Karen Antorveza Paez, ricercatrice principale al Politecnico di Zurigo

Cinque giorni dal bio-inchiostro alla struttura solida

Il team svizzero ha progettato due flussi di lavoro distinti per convertire i granelli sciolti in forme solide con questa invenzione. Il primo approccio abbina la biocementazione alla stampa 3D. Come riportato da New Atlas, i ricercatori hanno miscelato sabbia, acqua, batteri vivi e additivi chimici in un bio-inchiostro simile a un gel che viene estruso in forme complesse. Una volta modellato, i tecnici immergono il pezzo stampato in un bagno chimico di urea e cloruro di calcio per tre giorni. Durante questa immersione, i batteri catalizzano la formazione di cristalli che bloccano la sabbia in posizione. Due giorni di essiccazione a temperatura ambiente completano il ciclo, lasciando i batteri inattivi all'interno di una struttura finita.

La spruzzatura robotica funziona per sei mesi senza supervisione

Per elementi di superficie più grandi, i ricercatori hanno sviluppato un sistema automatizzato che impiega la robotica per applicare la miscela. Un braccio robotico spruzza sabbia e brodo batterico su una superficie bersaglio strato dopo strato, accumulando spessore man mano che si forma il carbonato di calcio. A dimostrazione della resistenza meccanica dell'apparecchiatura, il Politecnico di Zurigo ha mantenuto questo sistema di spruzzatura in funzione ininterrottamente per sei mesi senza intervento umano costante, secondo New Atlas.

Sottoprodotti tossici e limiti strutturali da risolvere

Restano barriere tecniche prima che la sabbia batterica possa sostituire il calcestruzzo Portland standard nei cantieri. Il bagno di mineralizzazione del protocollo di stampa genera ammonio, un sottoprodotto tossico che i ricercatori devono neutralizzare prima della scalabilità industriale, nota New Atlas. La resistenza meccanica del materiale corrisponde attualmente a quella della malta da costruzione, che unisce gli elementi in muratura, e non a quella del calcestruzzo strutturale progettato per fondazioni portanti e pilastri. Prima di cercare un brevetto o di muoversi verso l'adozione commerciale, il laboratorio sta attualmente testando come diverse granulometrie alterino le prestazioni finali del materiale.

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