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Un cemento prodotto con escrementi umani non è una provocazione da laboratorio ma un filone di ricerca che sta dando numeri piuttosto seri, a partire da un incremento del 42% della resistenza a flessione rispetto a una miscela tradizionale. Lo studio, ancora in fase di revisione e quindi soggetto a modifiche, è disponibile in anteprima su Scientific Reports, secondo la prassi ormai diffusa di anticipare i risultati prima della pubblicazione definitiva peer reviewed. Il punto di partenza è banale quanto abbondante, ovvero i rifiuti umani che finiscono ogni giorno in fosse settiche e sistemi fognari.
Il materiale che interessa ai ricercatori si chiama biochar e viene ricavato dai fanghi fecali raccolti negli impianti di trattamento dedicati, gli FSTP, strutture che si occupano di raccogliere, trattare e gestire proprio quel tipo di scarto. L’idea è usarlo per sostituire una parte del cemento nelle applicazioni in calcestruzzo, non per rimpiazzarlo del tutto. Una sostituzione parziale, calibrata, che nelle intenzioni dovrebbe migliorare le proprietà meccaniche del materiale finale senza comprometterne l’affidabilità.
Come è stato testato il calcestruzzo con biochar
La parte sperimentale ha guardato a diversi parametri, non soltanto alla forza bruta. L’attività pozzolanica del biochar, cioè la sua capacità di reagire e contribuire alla presa del materiale, è stata valutata attraverso l’indice di attività di resistenza. Accanto a quello sono stati misurati il ritiro, la resistenza a compressione, la resistenza a flessione, l’assorbimento d’acqua e la porosità, tutti indicatori che raccontano quanto un calcestruzzo regga nel tempo e in condizioni reali, non solo il giorno del collaudo. La domanda operativa, a quel punto, diventa una sola. Quanto biochar serve per ottenere un vantaggio concreto senza indebolire la miscela. I ricercatori hanno lavorato proprio su questo, cercando il dosaggio ottimale e osservando come cambia la microstruttura del materiale al variare della percentuale.
Le percentuali che funzionano davvero
I risultati indicano due soglie interessanti, il 5% e il 10% di sostituzione. È lì che i miglioramenti diventano significativi. Dopo un periodo di stagionatura di 91 giorni, il calcestruzzo con una sostituzione del 10% di biochar ha mostrato un aumento del 21% della resistenza a compressione e un aumento del 42% della resistenza a flessione. Numeri che, tradotti, significano un materiale che regge meglio sia i carichi verticali sia le sollecitazioni che tendono a piegarlo. C’è poi un aspetto spesso sottovalutato ma decisivo per chi costruisce, ovvero il ritiro da essiccazione. Dopo 120 giorni, una miscela di malta con il 10% di biochar ha fatto registrare un ritiro simile a quello della malta di cemento Portland ordinario, l’OPC. Questo suggerisce che il materiale mantiene la stabilità dimensionale anche su periodi lunghi, senza quelle deformazioni che con il tempo generano crepe e problemi strutturali.
Il vantaggio ambientale e i metalli pesanti
Oltre alle prestazioni meccaniche, lo studio segnala un beneficio dal lato ambientale. Nei campioni analizzati è emersa una riduzione della concentrazione di metalli pesanti man mano che aumentava il contenuto di biochar, il che ridurrebbe potenzialmente il rilascio di sostanze nocive dal materiale. Un dettaglio non da poco, considerando che il calcestruzzo è uno dei materiali più prodotti al mondo e che ogni margine di miglioramento si moltiplica su volumi enormi.
Il quadro che ne esce è quello di uno scarto trattato e trasformato in risorsa, con un doppio effetto. Da una parte si alleggerisce il carico degli impianti di trattamento dei fanghi fecali, dall’altra si ottiene un calcestruzzo che nei test si comporta meglio dell’originale. Il tutto restando su percentuali di sostituzione contenute, tra il 5% e il 10%, che non stravolgono i processi produttivi esistenti.
