Un futuro spianato dal passato: la sostenibilità del cemento romano

Immaginare un futuro sostenibile è l’unica possibilità che abbiamo per immaginare un futuro per il mondo.

Non ci sono alternative! La civiltà umana ha trascorso decenni, secoli a “spremere” le risorse di questo pianeta. Fino a consumarlo, fino ad esaurirlo.

Dalla logica del profitto immediato e del capitalismo feroce l’uomo contemporaneo ha ereditato l’ansia disperata della sostenibilità, della ricerca angosciante di una speranza di futuro.

La ricerca delle soluzioni è un imperativo impellente e delle soluzioni sostenibili sembrano possibili mentre certi modelli di sostenibilità dovrebbero essere recuperati.

Questo perché accade talvolta che la nostra immaginazione del futuro ci venga suggerita da uno sguardo umile e attento sul passato.

Come in questo caso: scopriamo che è possibile costruire e progettare luoghi abitativi, infrastrutture e decori urbani senza dover necessariamente compiere un atto di violenza sulla natura.

Da una ricerca pubblicata sulla rivista Science Advances scopriamo che il cemento utilizzato dagli antichi romani aveva capacità di autoriparazione e grazie a questa capacità del materiale sarebbe possibile ridurre l’impatto ambientale dell’inquinamento dell’edilizia.

L’inquinamento nel mondo dell’edilizia

Con cemento indichiamo in edilizia una varietà di materiali da costruzione che miscelati con l’acqua sviluppano proprietà adesive.

Nelle costruzioni in calcestruzzo (essenzialmente pietra artificiale o roccia, formata dalla miscelazione del cemento), il tipo di cemento più utilizzato è il cemento Porland ordinario (OPC), che è il più diffuso al mondo ma che reca gravi danni ambientali.

La produzione di OPC rilascia fino a 1 tonnellata di CO2 per ogni tonnellata di materiale prodotto.

Purtroppo le moderne misure adottate per ridurre l’impatto inquinante nella produzione di cemento sono insufficienti, mentre la domanda del materiale aumenta.

E queste emissioni prodotte nella lavorazione del cemento raggiungono l‘8% delle emissioni totali di gas serra del pianeta.

Il fascino della longevità del cemento romano

Ed è a questo punto che il passato ci corre in soccorso.

Un metodo per ridurre le emissioni, logicamente, sarebbe migliorare la longevità dello stesso materiale così da aumentare la durata dell’utilizzo e ridurre la necessità di una sua riparazione.

Perché le nostre costruzioni sono così poco durature mentre ammiriamo ancora le grandi opere architettoniche del passato? Perché il Pantheon romano dopo duemila anni di vita è ancora intatto? Perché il Colosseo ci offre ancora testimonianza della sua potenza?

A differenza delle controparti moderne, gli antichi calcestruzzi romani sono rimasti durevoli in una varietà di climi, in zone sismiche e persino a diretto contatto con l’acqua di mare.

Questo calcestruzzo era tipicamente composto da tufo vulcanico e altri aggregati grossolani (caementa), legati da una malta a base di materiali pozzolanici come la cera vulcanica (pulvi).

Proprio per questa resistenza e per questa longevità gli antichi materiali da costruzione sono interessantissimi modelli per la progettazione di composti cementizi sostenibili.

Ma sebbene le ricerche scientifiche siano ricorrenti, ancora poco si sa sulla microstruttura e sulla composizione chimica dei clasti (denominazione generica di un elemento detritico litoide derivato dalla disgregazione di rocce preesistenti – fonte Treccani) di calce delle costruzioni romane; la conoscenza della quale potrebbe illuminare nuove consapevolezze sulla durabilità delle strutture.

Lo studio pubblicato da Science Advances

Un team di ricerca, composto da ricercatori provenienti da Stati Uniti, Italia e Svizzera, affascinato dalle caratteristiche e dalle potenzialità dell’antico calcestruzzo romano ha analizzato campioni di calcestruzzo di 2.000 anni fa che sono stati prelevati da una cinta muraria nel sito archeologico di Privernum, nell’Italia centrale, e sono simili nella composizione ad altri cementi trovati in tutto l’impero romano.

Hanno scoperto che i pezzi bianchi nel calcestruzzo, indicati come clasti di calce, davano al calcestruzzo la capacità di guarire le crepe che si formavano nel tempo. I pezzi bianchi in precedenza erano stati trascurati come prova di una miscelazione sciatta o di materie prime di scarsa qualità.

E a riguardo, l’autore dello studio Admir Masic, professore associato di ingegneria civile e ambientale presso il Massachusetts Institute of Technology, ha commentato: «Per me, era davvero difficile credere che gli antichi romani (ingegneri) non avrebbero fatto un buon lavoro perché hanno davvero fatto uno sforzo attento nella scelta e nella lavorazione dei materiali.

Gli antichi ingegneri hanno scritto ricette precise e le hanno imposte nei cantieri di tutto l’impero romano.

I romani sono stati in grado di creare e trasformare le città in qualcosa di straordinario e bello da vivere. E quella rivoluzione ha sostanzialmente cambiato completamente il modo in cui vivono gli esseri umani».

L’esperimento e la scoperta

Per quanto riguarda la produzione di calcestruzzo, i testi romani suggeriscono l’uso della calce spenta (quando la calce viene prima combinata con acqua prima di essere miscelata) nell’agente legante, ed è per questo motivo che gli studiosi hanno sempre ipotizzato che questo fosse il modo in cui veniva prodotto il calcestruzzo romano.

Con lo studio condotto dal team diretto da Masic, i ricercatori hanno concluso che i clasti di calce sono sorti a causa dell’uso di calce viva (ossido di calcio) – la forma più reattiva e pericolosa e secca di calcare – quando si mescola il calcestruzzo, piuttosto che o in aggiunta alla calce spenta.

Ulteriori analisi del calcestruzzo hanno mostrato che i clasti di calce si sono formati a temperature estreme previste dall’uso di calce viva e la “miscelazione a caldo” è stata poi la chiave per la natura durevole del calcestruzzo.

Per indagare se i clasti di calce fossero responsabili dell’apparente capacità del calcestruzzo romano di ripararsi, il team ha condotto un esperimento.

Hanno realizzato due campioni di calcestruzzo, uno seguendo le formulazioni romane e l’altro realizzato secondo gli standard moderni, e li hanno deliberatamente rotti. Dopo due settimane, l’acqua non poteva fluire attraverso il calcestruzzo fatto con una ricetta romana, mentre passava proprio attraverso il pezzo di cemento fatto senza calce viva.

Nuove prospettive di sostenibilità nel mondo dell’edilizia

Le scoperte del team coordinato da Masic dimostrano che i clasti di calce possono dissolversi in fessure e ricristallizzare dopo l’esposizione all’acqua, curando le crepe create dagli agenti atmosferici prima che si diffondano. I ricercatori hanno detto che questo potenziale di auto-guarigione potrebbe aprire la strada alla produzione di calcestruzzo moderno più duraturo e quindi più sostenibile.