Il calcestruzzo è il materiale più utilizzato al mondo nel settore delle costruzioni ed è responsabile dell’8% delle emissioni globali di CO2. Alcuni ricercatori si stanno impegnando per trovare delle nuove tecnologie da impiegare in edilizia riducendo emissioni di anidride carbonica nell’ambiente. I ricercatori del Worcester Polytechnic Institute (WPI, Massachusetts-USA) hanno sperimentato un calcestruzzo autorigenerante che contrasta le microfessurazioni utilizzando anidride carbonica. Questo metodo è in grado di autoriparare campioni con difetti su scala millimetrica entro 24 ore ed è significativamente più veloce di tutti i metodi attuali.
Attualmente i metodi di riparazione con malte ed epossidici non risultano tanto efficaci per la riparazione di fessure a causa della mancata corrispondenza del materiale. Per risolvere questo problema i ricercatori americani hanno effettuato degli esperimenti per creare una pasta di cemento autorigenerante. Ispirati da un fenomeno che avviene nel sangue, l’anidrasi carbonica, lo studio introduce un metodo per sviluppare un meccanismo di autorigenerazione in una matrice cementizia utilizzando tracce dell’enzima CA (anidrasi carbonica). La CA catalizza la reazione tra Ca2+ ioni e CO2 presente in atmosfera per creare cristalli di carbonato di calcio con proprietà termomeccaniche simili a quelle della matrice cementizia.
“Abbiamo guardato alla natura per trovare ciò che innesca il trasferimento di CO2 più veloce, e questo è l’enzima anidrasi carbonica. Dal momento che gli enzimi nel nostro corpo reagiscono in modo sorprendentemente rapido, possono essere utilizzati come meccanismo efficiente per riparare e rafforzare le strutture in calcestruzzo”.
Nima Rahbar, uno degli autori dello studio sul calcestruzzo autorigenerante.
L’idea del calcestruzzo autorigenerante si ispira da un fenomeno che avviene nel sangue. L’anidrasi carbonica è un enzima presente nei globuli rossi che interviene catalizzando anidride carbonica e acqua a dare acido carbonico come di seguito:
CO2 + H2O ⇄ H2CO3
La direzione in cui la reazione ha luogo dipende dalla concentrazione di anidride carbonica. Se questa è bassa (come nei polmoni) l’acido viene dissociato, e viene liberata anidride carbonica. Se la CO2 è elevata, l’anidride si lega all’acqua che forma i carbonati e questi vengono trasportati dal sangue ai polmoni. Si tratta di un enzima non esclusivamente umano ma presente in svariati organismi biologici.
Questo metodo è in grado di autoriparare campioni con difetti su scala millimetrica entro 24 ore ed è significativamente più veloce di tutti i metodi attuali che richiedono un minimo di 28 giorni per il recupero della resistenza delle crepe su microscala. Un metodo economico e biologicamente sicuro che consuma attivamente CO2 ed evita l’uso di reagenti non salutari. Può essere un meccanismo efficiente per riparare e rafforzare le strutture in calcestruzzo esistenti.
