Prendete i fanghi fecali, trasformate in una polvere ricca di carbonio e usatela per sostituire una parte del cemento. Il risultato è un calcestruzzo che, dopo 91 giorni, resiste il 21% in più alla compressione e il 42% in più alla flessione rispetto alla miscela convenzionale. La materia prima non è esattamente quella che ci si aspetterebbe di trovare in un materiale da costruzione, ma i numeri meritano attenzione.
A ottenere questa miscela è stato un gruppo di ricerca della Manipal University Jaipur, in India, e della Louisiana Tech University, negli Stati Uniti. Lo studio, pubblicato su Scientific Reports, parte dai fanghi raccolti negli impianti di trattamento dei rifiuti provenienti da fosse settiche e altri sistemi sanitari.
Prima di immaginare cantieri pittoreschi, una precisazione è d’obbligo: gli escrementi non finiscono direttamente nel calcestruzzo. I fanghi vengono trattati e trasformati in biochar, un materiale carbonioso ottenuto tramite pirolisi, cioè il riscaldamento della materia organica in assenza di ossigeno.
Il mix vincente: 10% di biochar, ma non di più
I ricercatori hanno testato tre percentuali di sostituzione del cemento con biochar fecale: 5%, 10% e 15%. La miscela con il 10% si è rivelata la più performante, con un incremento del 21% della resistenza alla compressione e del 42% a quella alla flessione. Il dato del 42%, però, non significa che il materiale sia “più resistente del 42%”: riguarda una proprietà specifica, la capacità di sopportare sollecitazioni che tendono a piegarlo.
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Anche il 5% ha migliorato le prestazioni, mentre salire al 15% non ha portato vantaggi altrettanto netti. Più fanghi trasformati in biochar, insomma, non significa automaticamente calcestruzzo migliore: la fascia ottimale sembra compresa tra il 5 e il 10%. Dopo 120 giorni, il ritiro della malta con il 10% di biochar era simile a quello del cemento Portland tradizionale.
Perché un materiale poroso aiuta il calcestruzzo
La struttura del biochar gioca un ruolo chiave. I suoi pori trattengono acqua e la rilasciano lentamente durante la maturazione, favorendo le reazioni che fanno indurire il cemento. La sua composizione minerale contribuisce alla formazione dei composti che danno resistenza alla matrice cementizia.
C’è poi un aspetto meno appariscente ma cruciale quando la materia prima è di origine fecale: i metalli pesanti. Gli autori hanno rilevato una riduzione della loro concentrazione all’aumentare del biochar, suggerendo che il materiale possa trattenerli all’interno della matrice, limitandone il rilascio. Un risultato promettente, ma da approfondire, perché la composizione dei fanghi varia molto.
Ed è anche per questo che il materiale resta sperimentale. Prima di pensare a travi e pilastri serviranno prove più lunghe e condizioni meno comode del laboratorio: gelo, caldo, salinità, cicli di umidità e asciugatura, e controlli sul comportamento ambientale nel tempo.
Meno cemento, un rifiuto in meno da gestire
Il lavoro interessa anche per ciò che il biochar va a sostituire. Produrre cemento consuma molta energia e libera CO2. L’Agenzia internazionale dell’energia indica tra le strade necessarie per ridurre l’impatto del settore proprio un maggiore utilizzo di materiali cementizi supplementari, per diminuire la quantità di clinker necessaria. Qui il vantaggio potenziale arriva da entrambe le estremità: si recupera un residuo problematico e si riduce una parte del cemento. Il bilancio climatico completo, però, dovrà tenere conto anche di trattamento, produzione del biochar, energia e trasporti.
Niente “cemento fatto con la cacca” pronto a invadere i cantieri, quindi. C’è qualcosa di più interessante: un rifiuto umano trattato che, sostituendo appena una parte del cemento, ha migliorato alcune proprietà del calcestruzzo invece di peggiorarle. Per un materiale nato da ciò che normalmente vogliamo far sparire nello scarico, è già una carriera notevole.
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