Sabbia (parte 2): alternative sostenibili
L'estrazione massiccia di depositi di sabbia naturale nelle aree costiere, nei fiumi e nei laghi ha gravi conseguenze per il nostro ambiente. Per ridurre la nostra dipendenza dalla risorsa limitata della sabbia, sono necessarie nuove alternative, soprattutto nel settore delle costruzioni. In questo caso possiamo in principio alleviare la domanda attraverso il riciclo, la sostituzione o la sintesi.
Se consideriamo i rapidi tassi di urbanizzazione e le relative sfide urbanistiche in Asia, Africa e Sud America, ci chiediamo se i nostri attuali materiali e metodi di costruzione siano sostenibili. In tutte queste regioni si prospettano enormi sfide edilizie. Già oggi, nei Paesi in via di sviluppo si utilizza quasi il 90% del cemento (e quindi il doppio della sabbia come aggregato per il calcestruzzo) e il 70% dell'acciaio. La pressione sulla sabbia come materia prima è in aumento. Ma se vogliamo conservare la risorsa, quali alternative abbiamo?
Riciclaggio: Spiagge fatte di vetro smerigliato
Il riciclaggio delle materie prime è sicuramente uno dei metodi più importanti e promettenti. Poiché il vetro è costituito in gran parte da sabbia, il vetro usato può essere frantumato e macinato per produrre un materiale simile alla sabbia che ha le stesse proprietà della sabbia originale e può essere lavorato esattamente nello stesso modo. Attualmente, un quarto del vetro usato in Svizzera non viene riciclato e finisce in discarica. In altri Paesi, questa percentuale è molto più alta. Attivare questa risorsa è tecnicamente possibile, ma il prezzo è ancora troppo alto per competere con la sabbia naturale. In studi sul campo su larga scala, lo Stato americano della Florida sta cercando di riempire le spiagge spazzate via con vetro macinato - con grande successo, dato che le nuove masse di terra vengono accettate anche da flora e fauna. Un metodo che potrebbe essere utilizzato anche per la bonifica di Singapore o Dubai. [1]
Anche il riciclaggio delle strutture in calcestruzzo sta diventando sempre più importante, soprattutto in Svizzera. Il quotidiano Aargauer Zeitung ha riportato questo mese [2] che circa l'80% dei rifiuti edili in questo Paese, compresi i materiali di scavo e demolizione, viene riciclato. Il calcestruzzo riciclato è altrettanto adatto alla costruzione di edifici semplici quanto il calcestruzzo tradizionale, anche se attualmente richiede ancora una percentuale maggiore di cemento.
Sostituzione: I batteri legano la sabbia del deserto
La sostituzione è un approccio radicale alla sostituzione della sabbia come materia prima. Molti ricercatori in tutto il mondo stanno studiando aggregati alternativi per le miscele di calcestruzzo, siano essi organi o addirittura ottenuti dai rifiuti. Tuttavia, i limiti della fattibilità diventano subito evidenti quando si confronta la resistenza alla compressione di tali miscele con quella della sabbia. Tuttavia, esistono anche approcci radicalmente nuovi: Uno è quello dell'architetto e ricercatore americano Ginger Krieg Dosier [3], del cui lavoro abbiamo già riferito (vedi Post sul blog). Non sta solo cercando di sostituire la sabbia nel calcestruzzo, ma di ripensare completamente il materiale. Il suo approccio si basa sull'idea di coltivare i futuri materiali da costruzione utilizzando sostanze organiche. Per farlo, utilizza una risorsa materiale finora largamente inutilizzata - la sabbia del deserto - e la mescola con microrganismi e un liquido nutritivo. Questi ultimi trasformano i microrganismi in calcio. Questa sostanza cementa i grani piccoli, rotondi e lisci. In questo modo, la sabbia del deserto più fine può essere modellata in qualsiasi forma immaginabile, ad esempio in blocchi da costruzione. In questo modo si potrebbe sostituire il cemento tradizionale e conservare la sabbia solubile in acqua. Inoltre, il bilancio energetico e le relative emissioni di CO2-Le emissioni del materiale alternativo sono molto più basse rispetto al cemento o ai mattoni bruciati.
Un team congiunto della Stanford University e della Brown University negli Stati Uniti sta perseguendo un obiettivo simile. Stanno studiando il cosiddetto REGObrick. Anche questa pietra viene coltivata con l'aiuto della cementazione biologica, per cui la ricerca viene condotta non solo con la sabbia, ma anche con altri materiali terrosi. Anche in questo caso, il lavoro si concentra sulla coltivazione di un nuovo materiale con l'aiuto di batteri [4].
Sintesi: fusione della sabbia con la luce del sole
L'approccio di sintesi si basa nuovamente sull'idea di attivare le enormi quantità di sabbia presenti nei deserti del nostro pianeta per i processi di costruzione. Il designer industriale Markus Kayser ha sviluppato una tecnica in grado di fondere particelle di sabbia con l'aiuto della luce solare focalizzata [5]. Anche in questo caso, vengono create strutture più grandi che possono essere utilizzate in Parte 1 Il progetto "Solar Sinter" cerca di compensare gli svantaggi della sabbia del deserto descritti sopra. Il progetto "Solar Sinter" cerca di applicare le tecnologie di stampa 3D conosciute a campi di materiali nuovi o precedentemente inutilizzati.
Se gli approcci descritti potranno un giorno essere utilizzati per sviluppare materiali da costruzione alternativi alla sabbia, potremmo ridurre la nostra dipendenza da questa preziosa materia prima.
Dirk Hebel è coautore di questo articolo insieme ad Aurel von Richthofen. È ricercatore senior presso la Cattedra di Architettura e Costruzione e presso l'ETH Future Cities Laboratory di Singapore.
Ulteriori informazioni
Un documentario sulla sabbia di Denis Delestrac: pagina esternaGuerre di sabbia
Referenze ed eventi
[1] Vedi anche: Delestrac, Denis. Guerre di sabbia: pagina esternaDocumentazione.
[2] Aargauer Zeitung (02/10/2014), Presto non ci sarà più sabbia in riva al mare? pagina esternaArticoli Accesso al 04 ottobre 2014.
[3] Krieg Dosier, Ginger. "pagina esternaBio Muratore", Bio Cementazione, 2014.
[4] pagina esternaMattoni REGO,Brown University e Stanford University.
[5] Kayser, Markus. "pagina esternaSinterizzazione solare", 2010.