Plastiche fondamenta

Viviamo in un mondo di plastica.

Un materiale economico, leggero, versatile e resistente, che può essere utilizzato in una miriade di modi differenti.

Uno di questi però supera la fantasia per diventare realtà e dalla ricerca nasce l’edilizia del futuro… in plastica riciclata.

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Plastica: gli albori e il successo

La nascita della plastica risale all’inizio del Novecento.

In realtà, i primi esperimenti furono condotti già a metà del 1800.
Si trattò, in particolare, di realizzare un nuovo prodotto derivato dalla cellulosa.
Il primo passo verso i materiali polimerici, che aprì la strada a nuovi studi di laboratorio.

Il primo polimero totalmente sintetico nacque qualche decennio dopo, nel 1907, quando il chimico belga Leo Baekeland inventò un materiale a cui diede il proprio nome: la bachelite.

Da lì rapidamente si susseguirono le invenzioni di materiali utilizzati ancora oggi:

• cellophane
• PVC
• nylon
• polietilene
• polistirene
• polipropilene

Invenzioni che hanno modificato e migliorato notevolmente la nostra vita.

Basti pensare a tutti gli oggetti che possediamo e utilizziamo in cui vi sono materiali plastici: dal computer allo smartphone, dai mezzi di trasporto agli elettrodomestici, dai vestiti e accessori che indossiamo ai prodotti che acquistiamo al supermercato e ai loro imballaggi.

Un mondo senza plastica sarebbe ormai impensabile e completamente non sostenibile.

Però c’è un però.

Il neo dello smaltimento

Il vero problema non è tanto la produzione o l’utilizzo della plastica, quanto il suo smaltimento, spesso sconsiderato.

La plastica persiste nell’ambiente, con pesanti conseguenze soprattutto per ambienti marini, laghi e i corsi d’acqua dove la flora e la fauna vengono devastati.

Friedrich Teichmann (immagine generata con AI) – Pixabay

Secondo i dati dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ogni anno nel solo Mediterraneo finiscono circa 570.000 tonnellate di plastica.

Inoltre, proprio nel Mediterraneo si è formato il sesto grande accumulo di rifiuti plastici, fenomeno più noto come “isole di plastica” che già interessa alcune zone degli oceani Atlantico, Pacifico e Indiano.

Il riciclo della plastica

Il problema ambientale e di salute del pianeta causato dalla persistenza delle plastiche e delle microplastiche oggi è ben conosciuto e studiato, tanto che da anni si adottano metodi per il riciclo delle plastiche.
E molto è stato fatto.

L’Europa monitora la situazione sul vecchio continente e, secondo alcuni dati del Parlamento europeo, i Paesi dell’Unione stanno facendo progressi nel riciclo di questo materiale.

I rifiuti di plastica prodotti nell’UE nel 2022 sono stati pari a 16 milioni di tonnellate, mentre ne sono stati riciclati 6,58 milioni di tonnellate, oltre il 40% del totale.

Una percentuale che negli anni è aumentata ma che ancora non è sufficiente.

MIT: l’idea di costruire con la plastica

Parlando di riciclo, un’interessante iniziativa arriva dai laboratori americani del MIT – Massachusetts Institute of Technology – dove un’azienda spin-off dell’ateneo ha ideato un modo innovativo per utilizzare i rifiuti in plastica.

L’azienda nasce da una ricerca del MIT chiamata MIT HAUS, acronimo di Home Architecture for Universal Sustainability, che prese il via nel 2019.

L’obiettivo già allora era ambizioso: trovare nuovi sistemi per costruire un numero molto elevato di abitazioni, riducendo allo stesso tempo la pressione sulle risorse naturali.

La spin-off del MIT segue proprio questo progetto di ricerca.

Fondata da AJ Perez e Matt Pouliot, la Atlas Building Composites ha sviluppato quindi una piattaforma di produzione robotizzata in grado di utilizzare la plastica riciclata come materia prima per realizzare componenti strutturali.

La piattaforma si chiama Atlas Factory Stack, si basa sull’intelligenza artificiale (AI) e permette di lavorare la plastica monouso, anche se “sporca”, cioè non perfettamente selezionata e pulita.

In pratica, materiali di bassa qualità che normalmente richiederebbero trattamenti e processi di lavaggio prima di poter essere riciclati.

Questo consente al sistema di essere molto più sostenibile dal punto di vista ambientale ed economico rispetto ai metodi tradizionali.

Il sistema Atlas non prevede l’utilizzo dell’acqua.

Come funziona il metodo Atlas

La plastica, come spiegano i ricercatori, viene introdotta nel sistema Atlas dove è prima triturata e poi fusa.

A questo materiale viene aggiunta fibra di vetro – quella utilizzata dal team è prodotta negli Stati Uniti, quindi materiale locale – per aumentarne la resistenza.

Il composto, quindi, è utilizzato per realizzare componenti destinati a edifici e infrastrutture attraverso la stampa 3D.

La tecnologia, grazie a stampanti tridimensionali di grandi dimensioni, può produrre travi, capriate, travetti, strutture per pavimenti e tetti, montanti per le pareti e pali di fondazione.

In sostanza, tutti i componenti che possono essere utilizzati anche in opere come edifici, ponti e banchine.

Ed è proprio questo uno degli aspetti più interessanti della ricerca del MIT.

Mentre molti progetti di stampa 3D applicati all’edilizia si concentrano sulla realizzazione di muri, il gruppo MIT HAUS ha scelto di lavorare soprattutto sugli elementi portanti.

E i primi risultati non si sono fatti attendere.

Il sistema di stampa 3D di grande formato; fonte: MIT HAUS – per gentile concessione dei ricercatori

Edilizia sostenibile: rapida, economica, durevole

Durante la ricerca al MIT, i cui risultati sono stati presentati all’inizio dell’anno, Perez – ricercatore scientifico all’ateneo statunitense, diventato poi anche co-fondatore e presidente di Atlas – ha dimostrato che è possibile stampare grandi travature reticolari in materiale composito riciclato che poi vanno a realizzare le diverse strutture edili.

Il tutto in un lasso di tempo davvero limitato: meno di 13 minuti.

Non solo, si tratta di elementi molto resistenti.
Le strutture sono state sottoposte a prove di carico e hanno dimostrato di poter sostenere circa 1.800 chilogrammi.

Ed è stato a questo punto che, grazie ad Atlas, la tecnologia è poi uscita dai laboratori.

I componenti realizzarti dall’azienda sono già stati utilizzati per la costruzione di alcuni fienili, di capannoni, così come di terrazze e banchine.

Più recentemente, l’azienda ha fornito al Corpo degli Ingegneri dell’Esercito degli Stati Uniti le travature in materiale composito riciclato per la costruzione di un ponte lungo circa 12 metri, che è realizzato in una zona umida del Massachusetts.

Questo perché una particolarità del materiale in plastica riciclata è proprio di riuscire a resistere ad ambienti umidi senza deformarsi.

Il ponte di 12 metri realizzato in Massachusetts con travature reticolari in materiale composito riciclato; fonte: per gentile concessione di Atlas Building Composites – MIT

Atlas Factory Stack: la piattaforma e la produzione locale

Iil progetto però non riguarda soltanto il materiale.

La piattaforma produttiva Atlas Factory Stack è stata sviluppata con l’intento di poterla installare e utilizzare ovunque, anche in diversi Paesi.

L’idea dei fondatori di Atlas è di integrare produzione additiva e intelligenza artificiale utilizzando come materia prima la plastica riciclata che si trova in loco.

In questo modo, invece di trasportare grandi quantità di materiali da un punto all’altro del mondo, si potrebbe produrre vicino al luogo in cui servono le infrastrutture edili.

La plastica, del resto, è già presente praticamente ovunque.

Per Perez, rendere la produzione più locale significa ridurre trasporti e costi e, allo stesso tempo, permettere alle comunità di utilizzare una risorsa che hanno già a disposizione: i propri rifiuti plastici.

Oggi una singola cella produttiva Atlas può realizzare in un giorno i componenti strutturali necessari per una piccola abitazione.

L’azienda punta ora a replicare questi sistemi su scala internazionale e sta discutendo con alcuni potenziali partner per la distribuzione in tutto il mondo dell’Atlas Factory Stack.

Il futuro dell’edilizia è… plastico

Oggi la prospettiva è di creare una rete di sistemi produttivi distribuiti, capaci di utilizzare materiali disponibili localmente e di realizzare direttamente sul territorio i componenti necessari.

L’idea, quindi, è andare oltre il semplice riciclo.

La plastica di scarto diventa una materia prima, la stampa 3D uno strumento per trasformarla e la produzione robotizzata può portare questi processi direttamente nei luoghi in cui servono nuove costruzioni.

Come sostengono i ricercatori, una possibile strada per affrontare, con un’unica tecnologia, due problemi molto diversi:

• la gestione dei rifiuti plastici
• la crescente domanda di materiali per l’edilizia.

Un’ottima idea per l’edilizia sostenibile del futuro.

Musica: “I’ve Got A Future” – Mateo Palmitier (Audiio)
Foto in copertina: per gentile concessione di Atlas Building Composites – MIT

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