Impermeabilizzare in bioedilizia: soluzioni naturali, innovazione e applicazioni sostenibili

L’impermeabilizzazione è una pratica che accompagna l’umanità fin dalle sue origini. Le prime soluzioni contro le infiltrazioni d’acqua risalgono alla Mesopotamia, dove veniva utilizzato il bitume per sigillare i mattoni e impermeabilizzare canali e bacini. In Egitto, lo stesso bitume assieme alle resine naturali venivano usati per proteggere le tombe e i templi dalle inondazioni. In Alcune soluzioni più economiche sostituivano il bitume con sterco animale e fango argilloso in alto spessore, soprattutto quando si trattava di impermeabilizzare coperture.

La storia e l’evoluzione delle tecniche di impermeabilizzazione

I Romani perfezionarono l’impermeabilizzazione per usi pubblici e privati inventando l’opus signinum, una miscela di calce, sabbia e cocciopesto (frammenti di laterizio). Nel Medioevo la protezione dall’acqua veniva ottenuta principalmente combinando calce idraulica, argilla, catrame e malte miste a sabbia o laterizio.

Durante il Rinascimento si è assistito ad un miglioramento nelle tecniche di impermeabilizzazione con i medesimi materiali, ma la vera trasformazione del settore si è assistita con la rivoluzione industriale, quando si è diffuso l’uso dei materiali sintetici.

Il catrame, l’asfalto e il bitume sono stati utilizzati in modo sempre più diffuso e si sono iniziati a sviluppare materiali più avanzati come le prime membrane bituminose, il PVC e le membrane poliolefiniche. Sebbene questi materiali abbiano semplificato e velocizzato l’impermeabilizzazione, hanno sollevato numerosi problemi legati alla produzione e allo smaltimento, in quanto derivano da fonti fossili e presentano un impatto ambientale significativo.

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Materiali naturali per l’impermeabilizzazione nella bioedilizia

La bioedilizia impone una scelta più sostenibile in materia di materiali per l’impermeabilizzazione. I prodotti a base naturale sono generalmente quasi privi di composti organici volatili (VOC) e altre sostanze chimiche tossiche, e presentano una durabilità che, seppur diversa rispetto ai materiali sintetici, è comunque molto elevata. Molti di essi sono completamente riciclabili. Le soluzioni più diffuse in questo ambito sono la bentonite, il cocciopesto e le geomembrane naturali.

Il cocciopesto, è una miscela di calce idraulica e frammenti di laterizio che ha una notevole capacità di resistenza all’umidità e agli agenti atmosferici. Originario dell’antica Roma, dove veniva utilizzato per rivestire cisterne e acquedotti, trova una alternativa nobile nel tadelakt, di origine marocchina, un intonaco a base di calce debolmente idraulica, prodotta nelle vicinanze di Marrakech da artigiani berberi utilizzato per impermeabilizzare le cisterne per la conservazione dell’acqua potabile, e poi nei rivestimenti di ambienti umidi come gli hammam e le fontane.

Il cocciopesto è un materiale a base di calce idraulica, la quale reagisce con l’umidità presente nell’aria per formare una struttura solida che lega i frammenti di laterizio. Questo processo gli conferisce una resistenza idraulica eccezionale. La sua composizione permette inoltre, un certo grado di traspirabilità, il che lo rende particolarmente utile per le pareti esterne e interne degli edifici. Oltre ad essere resistente agli agenti atmosferici è un materiale igroscopico e traspirante, ovvero consente il passaggio di vapore acqueo attraverso la superficie, prevenendo la formazione di condensa all'interno delle pareti e riducendo il rischio di muffe e danni strutturali.

La tecnica di applicazione, che prevede più strati, permette una protezione graduale e altamente efficace contro l’umidità: il primo strato garantisce l’adesione al supporto, mentre il secondo strato crea una barriera impermeabile. Questo prodotto richiede la preparazione di una malta di alta qualità, con una composizione bilanciata di calce e cocci, in modo da garantire che il materiale non solo sia impermeabile, ma anche resistente alle sollecitazioni termiche e meccaniche.

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La bentonite è un'argilla naturale formata principalmente da montmorillonite, un minerale che possiede una straordinaria capacità di assorbire acqua. Questa proprietà, chiamata swelling o espansione, permette al materiale di aumentare il suo volume fino a 16 volte quando entra in contatto con l’acqua, formando un gel impermeabile che sigilla fessure e porosità nei materiali da costruzione. Essa è comunemente utilizzata sotto forma di membrane o pannelli, ma può anche essere miscelata con altri prodotti come il cemento per migliorarne le caratteristiche idrauliche.

La bentonite si presenta molto stabile sotto carichi meccanici, il che lo rende ideale per applicazioni in cui è necessario resistere a pressioni elevate, come nel caso delle fondazioni. Inoltre è un materiale elastico, essendo capace di espandersi e adattarsi a crepe e fessure consente alla bentonite di autoripararsi, garantendo una protezione duratura.

Infine è inerte, ovvero non reagisce chimicamente con l’acqua, le sostanze chimiche presenti nel terreno o altri composti. In fase di installazione, viene applicata direttamente sulle superfici da proteggere, dove si attiva in presenza di umidità o acqua. Essa deve essere applicata con particolare attenzione, assicurando che la superficie sia perfettamente pulita e priva di polvere per garantire una corretta adesione. Inoltre, il processo di attivazione della bentonite in presenza di acqua deve essere monitorato per evitare discontinuità nella barriera impermeabile. I pannelli di bentonite, spesso combinati con tessuti non tessuti o materiali biodegradabili, possono essere posizionati direttamente sul terreno, risparmiando tempo e risorse nella preparazione del sito.

Le geomembrane naturali, realizzate in materiali come il polietilene riciclato o polipropilene, rappresentano una delle soluzioni più performanti per l’impermeabilizzazione nei punti critici delle costruzioni. Si tratta di materiali ideali per applicazioni in cui la gestione delle acque è fondamentale, come nel caso di fondazioni, tetti verdi, e sistemi di drenaggio. Esse devono essere installate in modo tale che le giunzioni tra i vari strati siano perfettamente sigillate, al fine di evitare infiltrazioni d’acqua. I geotessili vengono utilizzati per proteggere le membrane e assicurare il corretto drenaggio dell’acqua, evitando che il terreno o altre particelle possano compromettere l’integrità della barriera impermeabile.

Questi prodotti vengono progettati per resistere a pressioni elevate e per garantire un’efficace protezione contro le infiltrazioni. Il loro design consente di creare canali di drenaggio che facilitano il deflusso dell’acqua, prevenendo il ristagno e la pressione idrostatica contro le fondazioni.

Essi si distinguono in tre categorie.

• I pannelli geocompositi bentonitici sono costituiti da uno strato di bentonite granulare, racchiuso tra due fogli di cartone biodegradabile, nei quali la bentonite si espande a contatto con l'umidità trasformandosi in un gel impermeabile, mentre il cartone si deteriora, permettendo al gel di aderire saldamente alla superficie da proteggere e sigillando perfettamente i giunti tra i pannelli. Questi prodotti sono resistenti agli agenti atmosferici, alle basse temperature e agli acidi del terreno, rendendoli ideali per proteggere fondazioni e muri interrati.
• I geotessili bentonitici sono composti da uno strato di bentonite naturale inserito tra due tessuti non tessuti, realizzati in fibra sintetica come polipropilene o polietilene. Questi ultimi migliorano l’aderenza alla superficie da proteggere e vengono usati principalmente in applicazioni di drenaggio, come la protezione di fondazioni e muri sotterranei.
• Le geomembrane cuspidate sono realizzate in polietilene ad alta densità (HDPE), con una superficie bugnata che consente un drenaggio ottimale, facilitando il deflusso dell'acqua e riducendo la pressione contro la struttura. Presentano una elevata resistenza meccanica e alla stabilità dimensionale, sono particolarmente adatte per ambienti che subiscono sollecitazioni elevate e sono inattaccabili da acidi, alcali e solventi, il che le rende ideali per terreni chimicamente aggressivi.

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