Cemento “Intelligente”? Ecco NRG-WOOD: Legno Riciclato e Materiali Magici per Edifici Super Sostenibili!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi sta davvero a cuore e che, secondo me, potrebbe rivoluzionare il modo in cui costruiamo le nostre case e i nostri edifici. Siamo tutti consapevoli, ormai, di quanto sia urgente trovare soluzioni per rendere il settore delle costruzioni più amico dell’ambiente, vero? Pensate che l’edilizia si pappa circa il 40% dell’energia totale in Europa e contribuisce per un buon 36% alle emissioni di CO2. Numeri pazzeschi, soprattutto se consideriamo che materiali tradizionali come il cemento sono super energivori – la sua produzione da sola vale il 5-7% delle emissioni globali di CO2!

Ecco perché nel nostro campo, quello della ricerca sui materiali, c’è un fermento incredibile per trovare alternative più sostenibili. E se vi dicessi che una soluzione potrebbe arrivare combinando qualcosa di antico come il legno (riciclato, ovviamente!) con materiali quasi “magici” che immagazzinano calore? Sembra fantascienza? Assolutamente no! È proprio quello su cui abbiamo lavorato e che abbiamo chiamato, con un pizzico di orgoglio, NRG-WOOD.

Il Problema: Edifici Energivori e Cemento “Pesante”

Partiamo dal problema. Gli edifici consumano tantissima energia per il riscaldamento e il raffrescamento. Per rispettare gli accordi sul clima, come quello di Parigi, dobbiamo tagliare drasticamente queste emissioni. Una strategia super interessante è l’accumulo di energia termica (TES): in pratica, catturare il calore quando è in eccesso (tipo dal sole durante il giorno) e rilasciarlo quando serve (di notte o quando fa più freddo).

Tra le varie tecnologie TES, i Materiali a Cambiamento di Fase (PCM) sono particolarmente promettenti. Cosa sono? Immaginate delle sostanze che si comportano un po’ come il ghiaccio: assorbono un sacco di calore per sciogliersi (passare da solido a liquido) e lo rilasciano quando si solidificano di nuovo, il tutto mantenendo una temperatura abbastanza costante. La cosa fantastica è che esistono PCM che fanno questo “giochetto” a temperature ideali per il comfort abitativo, tipo intorno ai 25°C.

Gli Ingredienti Segreti: Legno Riciclato e PCM Bio-Based

Qui entra in gioco la nostra idea. E se usassimo il legno riciclato (RWA – Recycled Wood Aggregates) come “spugna” per questi PCM? Il legno è un materiale fantastico: è un isolante naturale grazie alla sua struttura porosa che intrappola l’aria, è leggero ma resistente, e ovviamente è rinnovabile. Usare quello riciclato è un doppio vantaggio per l’ambiente! La sua porosità naturale è perfetta per assorbire e trattenere i PCM.

Ma non ci siamo fermati qui. Abbiamo scelto di usare PCM bio-based, cioè derivati da fonti naturali e rinnovabili come oli vegetali o animali. A differenza di alcuni PCM organici come la paraffina (che deriva dal petrolio e la cui produzione emette CO2), questi sono non tossici, ecologici e super sicuri. L’accoppiata legno riciclato + PCM bio-based ci sembrava semplicemente perfetta per creare un composito cementizio davvero sostenibile ed efficiente.

La Nascita di NRG-WOOD: Come Abbiamo Creato il Nostro Super-Aggregato

Creare il nostro “NRG-WOOD” è stato un processo affascinante, quasi artigianale ma con tanta scienza dietro. Ecco i passaggi chiave:

• Preparazione del Legno: Abbiamo preso scarti di legno di castagno, li abbiamo macinati e setacciati per ottenere le dimensioni giuste. Poi li abbiamo asciugati per bene in forno.
• Impregnazione con PCM: Abbiamo immerso il legno asciutto nel PCM bio-based fuso (il PureTemp 25, che fonde a 25°C). Per essere sicuri che il PCM penetrasse in ogni poro, abbiamo messo tutto sottovuoto per un’ora. Immaginate le bollicine d’aria che uscivano dal legno!
• Solidificazione: Una volta impregnato, abbiamo messo il legno “carico” di PCM in freezer a 5°C per far solidificare il materiale ed evitare che fuoriuscisse dopo.
• Incapsulamento Protetto: Abbiamo poi rivestito questi aggregati legno-PCM con una resina epossidica bicomponente e poi li abbiamo “impanati” con polvere di sabbia (carbonato di calcio). Questo rivestimento è cruciale: protegge il PCM e migliora l’adesione con la matrice cementizia.

Il risultato? Gli aggregati NRG-WOOD: un cuore di legno riciclato pieno di PCM bio-based, protetto da un guscio resistente. Pronti per essere mescolati nel cemento!

Mettiamo alla Prova NRG-WOOD: Esperimenti e Risultati

Ovviamente, non bastava creare NRG-WOOD, dovevamo capire come si comportava davvero. Abbiamo preparato tre tipi di malta (un tipo di “calcestruzzo” fine):

1. OPC: Malta tradizionale con cemento Portland ordinario (il nostro riferimento).
2. Wood-Mortar: Malta dove abbiamo sostituito il 40% della sabbia con il nostro legno riciclato (trattato per renderlo più compatibile col cemento).
3. NRG-WOOD Mortar: Malta dove abbiamo sostituito il 40% della sabbia con i nostri aggregati NRG-WOOD.

Su questi campioni abbiamo fatto un bel po’ di test.

Performance Termiche: Calore Sotto Controllo!

• Test di Idratazione: Abbiamo misurato la temperatura durante le prime fasi di indurimento del cemento. Sapete che il cemento “scalda” molto quando reagisce con l’acqua? Bene, la malta NRG-WOOD ha mostrato un picco di temperatura significativamente più basso (circa 29°C) rispetto alla malta normale (38°C) e a quella solo con legno (34°C). Questo è fantastico perché riduce il rischio di crepe dovute allo stress termico, specialmente nelle grandi strutture! Il PCM assorbe il calore in eccesso, proprio come volevamo.
• Test DKK (Calorimetria Dinamica Sferica): Abbiamo usato delle sfere di malta e le abbiamo scaldate e raffreddate lentamente in una camera climatica, misurando la temperatura al centro. La malta NRG-WOOD è stata la più lenta a cambiare temperatura, sia in riscaldamento che in raffreddamento. Durante il riscaldamento, il PCM assorbiva calore sciogliendosi, rallentando l’aumento di temperatura. Durante il raffreddamento, rilasciava calore solidificandosi, rallentando la discesa. Questo conferma la sua capacità di accumulare e rilasciare calore latente, stabilizzando la temperatura.
• Calore Specifico: Abbiamo misurato quanto calore serve per aumentare la temperatura dei materiali (solo la parte “sensibile”, senza cambio di fase). La malta NRG-WOOD ha mostrato il valore più alto (circa 1.2 J/gK), seguita da quella con legno (1.0 J/gK) e infine quella normale (0.3 J/gK). Più alto è il valore, migliore è la capacità di immagazzinare calore. Ancora un punto a favore per NRG-WOOD!

Durabilità: Resiste all’Acqua? Eccome!
Abbiamo fatto un test di assorbimento capillare, mettendo la base dei campioni a contatto con l’acqua e misurando quanta ne assorbivano nel tempo. Qui la sorpresa più grande: la malta NRG-WOOD ha mostrato un assorbimento d’acqua bassissimo, circa il 63% in meno rispetto alla malta tradizionale OPC e molto meno anche rispetto alla malta con solo legno (che, essendo porosa, assorbiva di più). Il rivestimento protettivo degli aggregati NRG-WOOD fa un lavoro egregio nel renderla quasi idrofobica! Questo significa maggiore durabilità, specialmente in ambienti umidi.

Resistenza Meccanica: È Abbastanza Forte?
Ok, le performance termiche e la durabilità sono ottime, ma reggerà il peso? Abbiamo fatto test di flessione e compressione. Come ci aspettavamo, aggiungere legno e soprattutto PCM (che non è strutturale) riduce un po’ la resistenza rispetto al cemento puro. La malta NRG-WOOD ha mostrato una riduzione della resistenza a compressione di circa il 30% e a flessione del 24% rispetto alla malta OPC. È una riduzione, certo, ma i valori ottenuti (circa 17 MPa a compressione e 3.5 MPa a flessione) sono considerati accettabili per molte applicazioni non strutturali o semi-strutturali. Inoltre, le malte con legno (NRG-WOOD e Wood-Mortar) si sono dimostrate più duttili, cioè meno fragili, rispetto alla malta OPC, il che è un vantaggio in termini di resilienza. Il rivestimento degli aggregati NRG-WOOD ha anche aiutato a recuperare un po’ di resistenza rispetto alla malta con solo legno non rivestito.

Perché NRG-WOOD è Importante: Verso un Futuro Sostenibile

Quindi, cosa ci dicono tutti questi risultati? Che abbiamo per le mani un materiale davvero promettente! L’NRG-WOOD mortar riesce a combinare:

• Sostenibilità: Utilizza legno riciclato e PCM bio-based.
• Efficienza Energetica: Ha un’ottima capacità di accumulo termico, aiutando a stabilizzare la temperatura interna degli edifici e riducendo il bisogno di riscaldamento/raffrescamento.
• Durabilità Migliorata: Resiste molto bene all’assorbimento d’acqua.
• Prestazioni Meccaniche Accettabili: Pur con una riduzione di resistenza, rimane utilizzabile in molti contesti, con il bonus di una maggiore duttilità.
• Migliore Comportamento in Fase di Posa: Riduce il calore di idratazione, limitando il rischio di fessurazioni.

Certo, la ricerca non finisce qui. Dobbiamo fare test a lungo termine per vedere come si comporta con cicli di gelo-disgelo, umidità prolungata, fatica meccanica. Vogliamo anche studiare la microstruttura per capire meglio come interagiscono i componenti e ottimizzare ulteriormente le miscele. Ma i primi passi sono incredibilmente incoraggianti!

Immaginate edifici che non solo usano materiali riciclati e a basso impatto, ma che lavorano attivamente per mantenere una temperatura confortevole, riducendo drasticamente il consumo energetico. Con soluzioni come NRG-WOOD, questo futuro sembra un po’ più vicino. È un piccolo pezzo del puzzle, ma credo fermamente che sia nella direzione giusta per un’edilizia davvero sostenibile.

Fonte: Springer