COME FANNO LE COSTRUZIONI DEGLI ANTICHI ROMANI A STARE ANCORA IN PIEDI? IL SEGRETO È NEL CEMENTO, CHE HA RESO ETERNA L’ANTICA ROMA - LA RICERCA DELL’UNIVERSITÀ AMERICANA “MIT”: GLI ANTICHI ROMANI MESCOLAVANO CALCESTRUZZO E CALCE VIVA, LA LORO REAZIONE PORTAVA ALLA FORMAZIONE DI GRANELLI CHE PERMETTEVANO DI “AUTORIPARARSI” E RENDERLO QUASI INDISTRUTTIBILE – E ORA UNA START-UP COPIA LA TECNOLOGIA MESSA A PUNTO PIÙ DI DUEMILA ANNI FA…
-1. "QUEL CEMENTO HA RESO ETERNA L'ANTICA ROMA" E ORA LA FORMULA SARÀ COPIATA
Estratto dell’articolo di Eleonora Chioda per “la Repubblica”
Svelato il segreto che ha permesso a ponti e acquedotti romani di sopravvivere cosi a lungo. Lo annuncia il Mit di Boston. Dietro questa scoperta c'è un gruppo di scienziati sparsi tra Usa, Svizzera, Italia, coordinati da un ex profugo bosniaco che si è laureato a Torino.
Si chiama Admir Masic ed è professore associato di ingegneria civile e ambientale al Massachusetts Institute of Technology, tra le università più prestigiose del pianeta. Il segreto della resistenza delle strutture dell'antica Roma è una formula a base di calce viva che permette al calcestruzzo di ripararsi da solo. E di durare più a lungo.
L'autorevole rivista Science Advances ha appena pubblicato lo studio chimico-archeologico di Masic, confermandone la valenza scientifica. «Dal 2017 con il mio team al Mit studiamo il calcestruzzo romano, chiedendoci come mai strutture magnifiche come Pantheon e Colosseo, ma anche porti, acquedotti, ponti e terme, siano sopravvissute affrontando intemperie, terremoti, incurie» spiega Masic.
«Il procedimento usato dagli antichi si chiama hot mixing, consiste nell'aggiungere alla miscela di calcestruzzo anche calce viva, che, reagendo con l'acqua, riscalda la miscela. Questo procedimento porta alla formazione di "granelli" di calce: sono loro a permettere l'autoriparazione».
Come funziona? «Quando il calcestruzzo moderno si fessura, entrano acqua o umidità e la crepa si allarga e si propaga nella struttura. Con la nostra tecnologia, la fessura si autoripara. I granelli di calce, inglobati nel calcestruzzo al momento della presa, con l'infiltrazione dell'acqua si sciolgono e forniscono gli ioni di calcio che "cicatrizzano" e riparano le crepe».
Dalla scoperta di Masic, brevettata anche dal Mit, è nata una startup italiana: Dmat. Sede a Udine, fondatori italiani. Oltre a Masic, c'è Paolo Sabatini, esperto di affari internazionali con un passato alle Nazione unite e poi all'Expo di Milano, grande appassionato di innovazione. I due si incontrano a Boston e si chiedono: come possiamo trasformare questo studio in un prodotto utile per l'umanità? Dopo anni di studi e ricerche, ottengono le certificazioni industriali dell'Istituto svizzero di Meccanica dei materiali.
E fondano la startup che sviluppa la tecnologia per creare calcestruzzi durevoli e sostenibili. «Puntiamo a dematerializzare l'ecosistema del calcestruzzo», aggiunge Sabatini. Materiale economico, disponibile ovunque, semplice da utilizzare, ha però due grandi problemi: sostenibilità e durabilità.
«Il mercato del calcestruzzo vale circa 650 miliardi di euro. E i suoi processi produttivi sono tra i più impattanti del Pianeta. La sua filiera industriale è responsabile dell'8% delle emissioni di CO2» continua Sabatini.
«Grazie alla tecnologia che abbiamo sviluppato, potremo creare prodotti del 50% più durevoli, con una riduzioni delle emissioni del 20% e a un prezzo più basso della metà rispetto ai prodotti oggi comparabili sul mercato». Il primo calcestruzzo di nuova generazione a entrare sul mercato è D-Lime: questo prodotto allungherà la vita delle costruzioni.Nessuna differenza in termini di procedimenti. Si continuerà a costruire nello stesso modo ma utilizzando ricette innovative. [...]
E portarla nel mondo moderno», spiega Masic. La sua è una meravigliosa storia di riscatto. E di amore per il nostro Paese. Ex profugo bosniaco, scappato dalla guerra a 14 anni, ha vissuto nei campi profughi a Fiume. Qui scopre il suo talento per la chimica. Arrivato a Torino con i volontari del collettivo Azione Pace che aveva conosciuto quando assistevano i profughi dell'ex Jugoslavia, si laurea in chimica: 110 e lode. Prende un dottorato, poi crea un'impresa. [...]
2. Dagotraduzione da www.studyfinds.org
Il segreto della durabilità del calcestruzzo romano — che ha resistito alla prova del tempo per oltre 2000 anni — è stato finalmente scoperto. Gli scienziati del MIT hanno isolato l'ingrediente che consente al cemento romano di "autoguarirsi", rendendolo più forte del suo equivalente moderno. Le loro scoperte sul “ritorno al futuro” potrebbero aiutare a ridurre l'impatto ambientale della produzione di cemento nella società odierna.
Gli antichi romani erano maestri dell'ingegneria, costruendo un'enorme rete di strade, acquedotti, porti e templi, molti dei quali sono ancora in piedi fino ad oggi! Molte di queste strutture sono state costruite con cemento, incluso il Pantheon di Roma, che ha la cupola in cemento non armato più grande del mondo ed è ancora intatto nonostante sia stato dedicato nell'anno 128 d.C. Alcuni antichi acquedotti romani ancora oggi forniscono acqua alla Città Eterna, mentre molte moderne strutture in cemento si sgretolano dopo pochi decenni.
Gli scienziati hanno trascorso decenni cercando di capire il segreto del materiale da costruzione "ultra resistente", in particolare nelle strutture che hanno sopportato condizioni particolarmente difficili, come moli, fognature e dighe.
Ora, un team internazionale ha scoperto antiche tecniche di produzione del calcestruzzo che incorporavano diverse proprietà chiave di "autoguarigione". Per anni, i ricercatori hanno creduto che la chiave per la durabilità dell'antico calcestruzzo fosse un ingrediente: il materiale pozzolanico, come la cenere vulcanica della zona di Pozzuoli, nel Golfo di Napoli.
Gli storici affermano che questo specifico tipo di cenere è stato spedito in tutto l'impero romano per essere utilizzato in progetti di costruzione, essendo descritto come un ingrediente chiave per il calcestruzzo all'epoca. Dopo un esame più attento, questi antichi campioni contengono anche piccole, distintive caratteristiche minerali bianche brillanti su scala millimetrica. Erano componenti comuni dei cementi romani. I pezzi bianchi - spesso chiamati "clasti di calce" - provengono dalla calce, un altro ingrediente chiave nell'antica miscela di cemento.
"Da quando ho iniziato a lavorare con il cemento dell'antica Roma, sono sempre stato affascinato da queste caratteristiche", afferma Admir Masic, professore di ingegneria civile e ambientale del MIT in un comunicato universitario. "Questi non si trovano nelle moderne formulazioni concrete, quindi perché sono presenti in questi materiali antichi?"
Sebbene studi precedenti abbiano ignorato queste caratteristiche come segno di pratiche di miscelazione sciatte o di materie prime di scarsa qualità, il nuovo studio teorizza che i minuscoli clasti di calce hanno conferito al calcestruzzo la sua capacità di autorigenerazione.
"L'idea che la presenza di questi clasti calcarei fosse semplicemente attribuita a un controllo di qualità scadente mi ha sempre infastidito", afferma Masic. “Se i romani si sono impegnati così tanto per realizzare un materiale da costruzione eccezionale, seguendo tutte le ricette dettagliate che erano state ottimizzate nel corso di molti secoli, perché avrebbero dovuto impegnarsi così poco per garantire la produzione di un prodotto finale ben miscelato? Ci deve essere di più in questa storia.
Utilizzando tecniche di imaging multiscala e di mappatura chimica ad alta risoluzione sperimentate per la prima volta nel laboratorio del Prof. Masic, i ricercatori hanno ottenuto nuove informazioni sui clasti di calce. Storicamente, gli scienziati presumevano che quando i romani aggiungevano la calce al cemento, la combinassero prima con l'acqua per formare una sostanza pastosa altamente reattiva, un processo chiamato schiacciamento.
Tuttavia, il prof. Masic afferma che il processo da solo non potrebbe spiegare la presenza dei clasti calcarei. L'autore dello studio si è chiesto se fosse possibile che i romani usassero effettivamente la calce direttamente nella sua forma più reattiva, nota come calce viva.
Studiando campioni dell'antico calcestruzzo, i ricercatori del MIT hanno determinato che le sostanze bianche erano costituite da varie forme di carbonato di calcio. Ulteriori analisi hanno fornito indizi che si erano formati a temperature estreme. Questo sarebbe il risultato atteso di una reazione esotermica prodotta utilizzando calce viva invece della calce spenta nella miscela di calcestruzzo.
Il gruppo di ricerca ora ritiene che la "miscelazione a caldo" sia stata la vera chiave per la natura super resistente del calcestruzzo .
"I vantaggi della miscelazione a caldo sono duplici", spiega Masic. "In primo luogo, quando il calcestruzzo complessivo viene riscaldato a temperature elevate, consente sostanze chimiche che non sarebbero possibili se si utilizzasse solo calce spenta, producendo composti associati ad alta temperatura che altrimenti non si formerebbero".
"In secondo luogo, questa temperatura aumentata riduce significativamente i tempi di polimerizzazione e presa poiché tutte le reazioni sono accelerate, consentendo una costruzione molto più rapida".
I metodi antichi hanno superato quelli moderni
Masic aggiunge che, durante il processo di miscelazione a caldo, i clasti di calce sviluppano un'architettura nanoparticellare caratteristicamente fragile. Ciò crea una fonte di calcio facilmente fratturabile e reattiva, che potrebbe fornire una capacità di autoguarigione "critica" per i materiali da costruzione . Non appena iniziano a formarsi minuscole crepe all'interno del calcestruzzo, possono preferenzialmente viaggiare attraverso i clasti calcarei ad alta superficie.
Il prof. Masic spiega che il materiale può quindi reagire con l'acqua, creando una soluzione satura di calcio. Quindi si ricristallizza come carbonato di calcio e riempie rapidamente la fessura o reagisce con materiali pozzolanici per rafforzare ulteriormente il materiale.
I ricercatori notano che queste reazioni avvengono spontaneamente e quindi guariscono automaticamente le crepe prima che si diffondano. Il team ha prodotto campioni di calcestruzzo miscelato a caldo che incorporavano formulazioni antiche e moderne. Poi li hanno deliberatamente rotti e hanno lasciato scorrere l'acqua attraverso le fessure.
Entro due settimane, le crepe sono completamente "guarite" e l'acqua non poteva più scorrere. Un pezzo identico di cemento fatto senza calce viva non è mai guarito e l'acqua ha continuato a scorrere attraverso il campione. A seguito del successo dei test, il team sta lavorando per commercializzare il materiale cementizio modificato.
“È emozionante pensare a come queste formulazioni di calcestruzzo più durevoli potrebbero espandere non solo la durata di questi materiali, ma anche come migliorare la durabilità delle formulazioni di calcestruzzo stampate in 3D”, conclude Masic.
Masic spera che le scoperte del team, pubblicate sulla rivista Science Advances , possano aiutare a ridurre l'impatto ambientale della produzione di cemento, che attualmente rappresenta circa l'8% delle emissioni globali di gas serra.