Il calcestruzzo autoriparante

Con l'aiuto di batteri, questo incredibile bio-calcestruzzo è in grado di riparare le proprie crepe.

La ricerca del prof. Hendrik Marius Jonkers, dell’Università di Delf in Olanda, è iniziata constatando che il 70% delle infrastrutture europee è fatto di calcestruzzo. Inoltre queste strutture presentano spesso fessure e crepe in punti difficilmente accessibili per una corretta e tempestiva manutenzione.
Il calcestruzzo biologico del futuro è in grado di riparare quelle fessure che esporrebbero la matrice cementizia agli agenti atmosferici con conseguente attacco ai ferri d’armatura. Il mix di calcestruzzo innovativo contiene batteri che possono sopravvivere fino a 200 anni all'interno di una struttura in cemento armato. In caso di danni si "svegliano" e producono calcare con proprietà "curative". Il calcestruzzo autoriparante sarebbe in grado ridurrebbe i costi di produzione e manutenzione delle strutture nonché le conseguenti emissioni di anidride carbonica.
Prendendo spunto dalla pelle umana artificiale che si auto guarisce (self-healing ‘plastic skin’), il team olandese ha dapprima studiato la tipologia di batteri che potesse sopravvivere in un clima altamente basico come quello della pasta di cemento. Dopo qualche ricerca, il prof. Jonkers ha individuato i batteri bacillus: una specie che vive in condizioni alcaline e che produce spore che possono sopravvivere per decenni senza cibo, acqua o ossigeno. Una volta individuati i batteri giusti, la sfida è stata ideare il metodo per fornirgli il cibo, che permette loro di produrre il calcare biologico. Così la scelta è ricaduta su minuscole perline biodegradabili che contengono le spore batteriche che vengono aggiunte alla miscela di cemento insieme ad un mix di azoto, fosforo e agenti nutritivi. Questo approccio innovativo garantisce che i batteri possano rimanere dormienti nel calcestruzzo fino a 200 anni. Il contatto con le sostanze nutrienti si verifica solo in presenza di umidità nella miscela indurita e non durante la miscelazione del cemento. In sostanza, ogni volta che si forma una crepa nel calcestruzzo indurito, l’acqua che penetra attiva i batteri dormienti, che inghiottendo le sostanze nutritive e moltiplicandosi, lentamente riempiono la fessura di calcare. L'effetto collaterale positivo di questa proprietà è che i batteri si nutrono di quell’ossigeno che creerebbe a sua volta la corrosione interna del cemento armato. Tuttavia, i batteri non rappresentano un rischio per la salute umana, in quanto possono sopravvivere solo alle condizioni alcaline all'interno del calcestruzzo.
Sulla base di questi risultati, Jonkers e il suo team di ricercatori hanno sviluppato tre differenti miscele di calcestruzzo batterico: il calcestruzzo autoriparante, una malta di riparazione e un sistema di riparazione liquido. Nel calcestruzzo autoriparante, la massa di batteri è aggiunta durante la miscelazione delle materie prime, mentre la malta di riparazione e il sistema liquido entrano in gioco solo quando si è verificato un danno evidente nelle strutture in calcestruzzo.