Tenere insieme il terreno è un lavoro invisibile e costosissimo: senza, le strade si sfaldano, gli argini cedono e i pendii finiscono a valle. La risposta è quasi sempre la stessa da decenni: leganti chimici, macchinari pesanti, molta energia. Il progetto europeo CEBREWA ha provato una strada diversa, cioè convincere il suolo a fabbricarsi da solo il proprio cemento con l'aiuto di microrganismi. È una storia che comincia in laboratorio e prova ad arrivare in cantiere - e alla fine puoi vedere quanto sei capace di accompagnare un'idea fino a quel punto.
L'urbanizzazione avanza, le infrastrutture invecchiano e il suolo adatto a costruire si fa scarso. Ogni strada nuova, ogni argine rialzato, ogni pendio tagliato per far passare una ferrovia pone sempre la stessa domanda: questo terreno reggerà? Erosione, frane, cedimenti e terremoti sono i modi in cui la risposta arriva quando ormai è tardi.
Per questo la stabilizzazione del terreno è un servizio sempre più richiesto. Gli eventi meteorologici estremi moltiplicano le riparazioni da fare, mentre la popolazione urbana che cresce chiede infrastrutture nuove in posti dove il sottosuolo non è mai stato pensato per sostenerle.
Il metodo classico è semplice da descrivere e pesante da eseguire: si aggiungono leganti chimici e si compatta con macchinari di grande stazza. Iniettare agenti stabilizzanti nel sottosuolo richiede quantità enormi di energia, e le soluzioni più diffuse - ceneri volanti, calce, cemento - possono danneggiare le acque sotterranee e gli ecosistemi che vivono sotto i nostri piedi.
È il genere di compromesso che l'ingegneria accetta da decenni, perché funziona. Funziona, però, a un prezzo che solo da poco si è cominciato a contare per davvero.
Il progetto CEBREWA parte da un processo che la natura esegue da sempre. Nel terreno si iniettano microrganismi selezionati, o direttamente i loro enzimi, che durante la propria attività metabolica producono carbonato di calcio. I cristalli di calcite crescono fra i granuli, li saldano e trasformano un materiale sciolto in qualcosa che tiene.
“Quello che facciamo è sfruttare la formazione di calcite mediata da organismi viventi per consentire ai terreni di creare i propri legami minerali, invece di affidarci ai leganti sintetici convenzionali”, spiega Lyesse Laloui, coordinatore del progetto e direttore del Laboratorio di meccanica dei terreni dell'EPFL di Losanna.
Un'idea così non si verifica con un solo esperimento: va seguita dalla scala del singolo poro fino a quella del cantiere. “A tal fine abbiamo utilizzato tecniche di imaging avanzate, test di laboratorio e modellizzazione numerica. Abbiamo inoltre utilizzato bioreattori su larga scala per la produzione di microrganismi e condotto prove di stabilizzazione dei pendii su scala reale”, racconta Laloui. In pratica significa cinque mestieri diversi attorno allo stesso campione:
CEBREWA è durato diciotto mesi, dal 1° febbraio 2021 al 31 luglio 2022, con un contributo dell'UE di 150.000,00 euro e l'identificativo di convenzione di sovvenzione 963913. Non è molto tempo, e infatti il risultato non è un prodotto finito: è la dimostrazione che la biocementazione regge il passaggio dagli studi di laboratorio alle applicazioni ingegneristiche vere.
Le prove sul campo hanno mostrato efficienze di trattamento e miglioramenti significativi della resistenza. Il progetto ha lasciato inoltre strumenti di progettazione e monitoraggio per quattro impieghi concreti: controllo dell'erosione, miglioramento della capacità portante, stabilizzazione dei pendii e rinforzo stradale.
La base tecnologica arriva da BIOGEOS, il progetto precedente finanziato dal Consiglio europeo della ricerca con identificativo 788587, in cui le tecnologie di biocementazione sono state brevettate. “La tecnologia è già in fase di trasferimento tramite brevetti e la spin-off di EPFL Medusoil”, dice Laloui.
Poi comincia la parte che nessuno racconta: certificazione internazionale ISO e CE, standardizzazione, procedure di controllo della qualità. Senza quei documenti un materiale non entra in un capitolato, e senza capitolato non entra in cantiere. È un lavoro lungo quasi quanto la ricerca che lo precede, e lo fanno persone diverse.
In CEBREWA microbiologia, geotecnica, chimica e modellizzazione numerica lavorano sullo stesso problema. Chi studia una di queste discipline trova nell'altra metà del progetto il motivo per cui la propria serve a qualcosa.
C'è poi una seconda lezione, meno romantica: un risultato di laboratorio e una tecnologia sul mercato sono due cose diverse. Fra i due c'è una distanza che qualcuno deve percorrere, e non è quasi mai la stessa persona che ha fatto la scoperta.
CEBREWA ha preso un processo biologico ordinario e lo ha messo dove serviva, cioè fra i granuli di un terreno da consolidare. In diciotto mesi ha portato la biocementazione fuori dal laboratorio fino a prove su pendii reali, e ha lasciato gli strumenti per progettarla e monitorarla. “La nostra ambizione è quella di rendere il miglioramento del terreno significativamente meno inquinante, meno invasivo e più compatibile con l'ambiente, senza compromettere le prestazioni ingegneristiche”, riassume Laloui. Il resto della strada, fatto di norme, certificati e cantieri, è ancora da percorrere.
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