C’è anche l’innovatività italiana nel team che sta sviluppando un bio-materiale espanso – in pratica una schiuma – che potrà sostituire cemento, acciaio e vetro nelle costruzioni, rendendo l’edilizia sempre più sostenibile
Il gruppo di lavoro composto da ricercatori dell’università finlandese di Aalto, del suo spin off aziendale Woamy, dell’università degli Studi di Milano con il Centro per la complessità e i biosistemi e dell’Università di Stoccarda, si è aggiudicato un finanziamento di 3,5 milioni di euro per sviluppare un bio-materiale espanso da utilizzare nell’edilizia.
Il progetto Archibiofoam, che rientra nel bando europeo Pathfinder Challenges 2023, punta a sviluppare materiali schiumosi, bioderivati da cellulosa di legno estruso con l’obiettivo, entro i prossimi tre anni, di stampare una bio-schiuma (bio-foam) per realizzare facciate esterne di edifici con aperture a oblò, capaci di aprirsi e chiudersi a seconda delle condizioni dell’ambiente.
All’interno di questo progetto di tecnologia avanzata, l’Università degli Studi di Milano con il Centro per la complessità e i biosistemi – che riceverà 800mila euro di finanziamento – sarà rappresentata da Stefano Zapperi, professore di fisica della materia presso il dipartimento di Fisica Aldo Pontremoli ed esperto nella generazione automatica di modelli digitali 3D.
Il gruppo di ricercatori italiani, utilizzando un software sviluppato internamente, sarà in grado di specificare i parametri di progettazione da ottimizzare algoritmicamente, come la sensibilità al calore e all’umidità del bio-foam, in modo ottenere i migliori risultati.
L’obiettivo di questo team di lavoro, spiega Zapperi, è “espandere le capacità del nostro software e adattarlo alle caratteristiche fisiche del bio-foam e alle esigenze del settore edilizio. Prevedo una pipeline in cui l’architetto specifica solo i suoi requisiti in termini di forma, caratteristiche meccaniche e funzioni di risposta e il computer fornisce un modello digitale 3D pronto per essere fabbricato su larga scala“.
Soluzioni sostenibili e più ecologiche per il settore delle costruzioni
Tra i principali obirttivi che si pone il progetto Archibiofoam c’è quello di ridurre le emissioni del settore delle costruzioni, che genera annualmente circa il 40% dell’inquinamento globale.
Per intervenire sull’infrastruttura edilizia esistente, per ridurre l’obsolescenza che causa perdite di efficienza di riscaldamento e raffreddamento, si dovrebbe inevitabilmente rilasciare enormi quantità di emissioni nel breve termine.
È quindi necessaria una rivalutazione dell’intero ciclo di vita dei materiali per ridurre l’inquinamento. I bio-materiali espansi portanti (come il bio-foam) potrebbero sostituire i tipici materiali da costruzione non rinnovabili e ad alta intensità di risorse come cemento, acciaio e vetro.
La bio-schiuma, infatti, ha una resistenza paragonabile a questi materiali, anche se è composta per il 90% da aria, è biodegradabile e aderente ai principi dell’economia circolare.
“La comunità scientifica – spiega il ricercatore Juha Koivisto, a capo del team di Aalto che coordinerà il progetto – sa da tempo che l’integrità strutturale di queste schiume bio è competitiva con altri materiali da costruzione, ma non è stata testata al massimo del suo potenziale.
Non solo dimostreremo che la nostra tecnologia di schiuma a celle chiuse può essere utilizzata come materiale sostitutivo, ma dimostreremo anche la sua capacità unica di rispondere ai fattori ambientali come calore e umidità per consentire il riscaldamento e il raffreddamento passivi degli edifici, migliorando l’impronta di carbonio delle infrastrutture edilizie esistenti di vari ordini di grandezza“.
Fa parte del gruppo di lavoro anche l’Istituto per il Design e la Costruzione Computazionale dell’Università di Stoccarda che si occuperà di regolare l’enorme stampante 4D utilizzata per estrudere il materiale dalla schiuma umida.
La stampa 4D consente di programmare oggetti stampati in modo che si trasformino autonomamente in risposta a stimoli ambientali. La progettazione digitale e la fabbricazione robotica delle schiume derivate dal legno offrono la possibilità di creare architetture adattive, riducendo l’impronta di carbonio non solo nel processo di produzione dei materiali, ma anche durante tutto il ciclo di vita dell’edificio.
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