La produzione di cemento rappresenta una delle sfide ambientali più urgenti del nostro tempo, contribuendo per quasi l'8% alle emissioni globali di anidride carbonica. Mentre il settore delle costruzioni cerca disperatamente alternative sostenibili, un gruppo di ricercatori del Worcester Polytechnic Institute negli Stati Uniti ha sviluppato un materiale strutturale rivoluzionario che capovolge completamente il paradigma: anziché rilasciare CO2 nell'atmosfera durante la sua produzione, la cattura e la sequestra in forma solida. La scoperta, pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica Matter, apre scenari inediti per l'edilizia a impatto climatico negativo.
Il materiale in questione, denominato ESM (Enzymatic Structural Material), si basa su un processo biochimico che sfrutta enzimi specifici per convertire l'anidride carbonica atmosferica in particelle minerali solide. Queste particelle vengono successivamente aggregate e consolidate in condizioni ambientali dolci, senza necessità delle altissime temperature richieste dalla produzione del cemento tradizionale. Il team guidato da Nima Rahbar, docente e direttore del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettonica, ha dimostrato che il materiale può essere modellato in componenti strutturali nell'arco di poche ore, un tempo drasticamente inferiore rispetto alle settimane necessarie per la completa maturazione del calcestruzzo convenzionale.
I dati quantitativi forniti dallo studio evidenziano la portata dell'innovazione: mentre la produzione di un metro cubo di calcestruzzo tradizionale genera circa 330 chilogrammi di CO2, lo stesso volume di ESM ne sequestra più di 6 chilogrammi, sottraendoli permanentemente dall'atmosfera. La differenza non risiede solo nelle emissioni evitate, ma nella capacità attiva di cattura carbonica integrata nel processo produttivo stesso. Questa caratteristica colloca l'ESM nella categoria emergente dei materiali a "carbonio negativo", un settore della scienza dei materiali che sta attraendo crescente attenzione nella comunità scientifica internazionale.
Dal punto di vista delle proprietà meccaniche e funzionali, l'ESM presenta caratteristiche che lo rendono competitivo con i materiali costruttivi convenzionali. La resistenza strutturale è modulabile in base alle esigenze applicative, mentre la rapidità di indurimento consente cicli produttivi significativamente più veloci. Una peculiarità particolarmente rilevante è la completa riciclabilità del materiale: a fine vita, i componenti in ESM possono essere riprocessati senza perdita di qualità, un aspetto cruciale nell'ottica dell'economia circolare. La possibilità di riparare il materiale danneggiato senza sostituzioni complete potrebbe inoltre tradursi in riduzioni sostanziali dei costi di manutenzione a lungo termine e in una diminuzione drastica dei rifiuti edilizi destinati alle discariche.
Le potenziali applicazioni dell'ESM spaziano dalle coperture ai pannelli murali, dai sistemi modulari per l'edilizia agli elementi prefabbricati. La leggerezza dei componenti, combinata con la rapidità di produzione, apre scenari particolarmente interessanti per l'edilizia residenziale accessibile e per le infrastrutture resilienti ai cambiamenti climatici. In contesti di emergenza, come nelle operazioni di ricostruzione post-disastro, la capacità di fabbricare elementi strutturali in tempi ridotti con tecnologie a basso consumo energetico potrebbe rappresentare un vantaggio determinante.
Il processo produttivo dell'ESM si inserisce inoltre nel più ampio obiettivo della decarbonizzazione dell'industria delle costruzioni, un settore che secondo le stime scientifiche dovrà ridurre drasticamente le proprie emissioni per rispettare gli accordi climatici internazionali. L'utilizzo di input biologici rinnovabili e di processi a bassa intensità energetica posiziona questo materiale all'intersezione tra biochimica, ingegneria dei materiali e sostenibilità ambientale. Come sottolineato da Rahbar, anche una conversione parziale del mercato globale delle costruzioni verso materiali a carbonio negativo come l'ESM potrebbe generare un impatto ambientale di proporzioni significative, contribuendo concretamente agli sforzi di mitigazione climatica su scala planetaria.
