Cubi di ceramica in 3D per raffreddare le città senza usare energia

Nel cuore dell'Europa, nei laboratori dell'Università Tecnologica di Graz, in Austria, sta prendendo forma una nuova tecnologia. Non ha l'aspetto di un complesso algoritmo o di un dispositivo elettronico, ma quello antico dell'argilla. Guidati dall'architetta Milena Stavric, i ricercatori hanno creato dei mattoni capaci di respirare e raffreddare l'aria circostante, offrendo una risposta sostenibile a una delle sfide più pressanti del cambiamento climatico: le isole di calore urbano. Un'innovazione che attinge a una saggezza millenaria, il raffreddamento evaporativo.

Il raffreddamento evaporativo

C'è un principio fisico che le popolazioni del Mediterraneo e del Medio Oriente hanno sfruttato da millenni: il raffreddamento evaporativo. Quando l'acqua evapora, sottrae energia termica all'ambiente circostante. È lo stesso fenomeno che rende fresca l'acqua nelle anfore di terracotta, che ha reso vivibili i climi desertici grazie alle torri del vento persiane, che ci fa sentire freddo uscendo dal mare anche con trenta gradi all'ombra. L’Istituto di Achitetturae Media della TU Graz, grazie al team di scienziati Julian Jauk, Milena Stavric e Kristijan Ristoski, ha preso questo principio secolare e lo ha ricodificato con gli strumenti del XXI secolo. Il risultato sono cubi di ceramica altamente porosa, stampati in 3D, capaci di immagazzinare acqua e rilasciarla lentamente nell'aria, raffreddando l'ambiente senza consumare un solo watt di energia elettrica. Nei test condotti in una soffitta surriscaldata del campus, un singolo blocco ha abbassato la temperatura di quasi sette gradi Celsius nelle sue immediate vicinanze. Un effetto, riferiscono i ricercatori, chiaramente percepibile in tutta la stanza.

Come funziona la tecnologia della ceramica refrigerante

Il cubo, circa 23 centimetri per lato, non è un mattone qualunque. La sua architettura interna è il risultato di una progettazione digitale sofisticata, basata su geometrie chiamate TPMS (Triple Periodic Minimal Surfaces): strutture a superficie minima che, in un volume ridottissimo, generano una superficie interna enorme. Pensatele come i polmoni: compatti fuori, labirintici dentro. La miscela di argilla ceramica viene estrusa da una stampante 3D, che plasma queste geometrie complesse con una precisione impossibile da raggiungere a mano. Il pezzo viene poi cotto a basse temperature, il che è fondamentale: una cottura contenuta preserva la porosità del materiale, permettendo all'acqua di essere assorbita per capillarità e distribuita uniformemente su tutta la struttura interna.

Ma il team non si è fermato qui. Nello Shape Lab dell'istituto si sperimenta con un approccio bio-ispirato: alla miscela di argilla vengono aggiunti micelio fungino e trucioli di legno. Durante la cottura, questi elementi organici bruciano, lasciando dietro di sé una rete intricata di micro e macro-pori. È come se il fungo costruisse i corridoi attraverso cui l'acqua, in futuro, scorrerà. Il risultato è una ceramica ancora più porosa, ancora più efficiente, una spugna intelligente che dialoga con l'ambiente. L'acqua non viene pompata né nebulizzata: sale da sola, per capillarità, si distribuisce, evapora.

Un materiale che nasce dagli scarti

C'è un dettaglio di questa ricerca che merita di essere sottolineato, perché dice molto sulla filosofia che la anima. I ricercatori di Graz stanno studiando l'utilizzo del limo del lago di Neusiedl, un bacino lacustre dell'Austria orientale che richiede dragaggi periodici per evitare l'insabbiamento. Fino ad oggi, quei sedimenti venivano per lo più smaltiti come rifiuto. Domani, potrebbero diventare la materia prima di pareti che rinfrescano le città. Un materiale estratto da un ecosistema fragile, trasformato in uno strumento per proteggere un altro ecosistema fragile, quello urbano, dai colpi sempre più violenti del riscaldamento globale.

Raffreddare le città senza usare energia

Mentre le nostre città ricorrono sempre più a sistemi di aria condizionata, energivori e responsabili di un circolo vizioso di emissioni, questa tecnologia rappresenta un cambio di paradigma. È un'arma gentile, una soluzione che lavora in armonia con le leggi della fisica. Il suo impatto sulla sostenibilità è enorme: non solo abbatte il consumo energetico per il raffrescamento, ma può essere realizzata con materiali di recupero, come i sedimenti dragati dai corsi d'acqua, trasformando un rifiuto in una risorsa preziosa

"Il nostro obiettivo è fornire refrigerio dove le persone soffrono maggiormente il caldo, ad esempio nelle città dove il raffreddamento naturale tramite gli alberi è a volte quasi impossibile. Per questo, ci affidiamo ai principi del raffreddamento naturale anziché alle tecnologie di condizionamento dell'aria ad alto consumo energetico", ha dichiarato la responsabile del progetto Milena Stavric. Le pareti in ceramica sono adatte a edifici residenziali e per uffici, scuole, piazze e sale d'attesa.