Quei nuovi materiali da costruzione che cambieranno per sempre l’architettura nel mondo

I percorsi seguiti dall’innovazione tecnologica nel campo delle tecniche costruttive e dei prodotti per l’edilizia sono difficili, spesso tortuosi. L’innovazione viene trasferita da altri campi di applicazione (per esempio quello delle costruzioni aeronautiche) e arriva dentro l’edilizia come se fosse di seconda mano. Eppure negli ultimi anni le innovazioni hanno cominciato a modificare il modo di ideare e realizzare gli edifici. Quotidianamente nuovi prodotti e sistemi costruttivi e tecnologici vengono immessi quasi brutalmente sul mercato. Ampliano le alternative a disposizione del progettista e richiedono un sempre più ampio insieme di conoscenze.

Materiali avanzati per rivestimenti “su misura”

Ma cosa sono i nuovi materiali avanzati? Tecnicamente non esiste una vera e propria definizione, ma generalmente è possibile definire come materiali avanzati tutti quelli che possiedono proprietà intrinseche (quindi meccaniche, termiche, chimiche) e standard prestazionali (termici, acustici, strutturali) decisamente superiori rispetto ai materiali tradizionali. Spesso sono composti su misura ideati e prodotti per affrontare una serie di specificità, per esempio climatiche o di natura strutturale. Si applica così un principio cardine dell’epoca delle informazioni, quello della individualizzazione del prodotto. In altre parole è come se alla vecchia prefabbricazione pesante per grandi pannelli prefabbricati dell’epoca industriale si sostituisse un “vestito su misura” dell’epoca delle informazioni. Non è raro vedere un sistema di rivestimento specifico ed una serie di materiali avanzati adoperati ad hoc. Famoso è il caso dei pannelli di Titanio (materiale mai adoperato nella costruzione di edifici, ma derivante dall’industria militare) adoperato in maniera innovativa come rivestimento del famoso Museo Guggenheim a Bilbao progettato da Frank Gehry e il cui sistema di rivestimento è stato studiato dall’italiana Permasteelisa.

Ma quali sono questi materiali avanzati? Cosa fanno? Come funzionano realmente? Se un lettore si ponesse alla ricerca, i risultati che uscirebbero sarebbero impressionanti: centinaia di pagine web trattano l’argomento. Così ci si può imbattere innanzitutto in Material ConneXion Italia, ovvero il più grande centro di ricerca, sviluppo, propaganda e consulenza sui materiali e processi produttivi innovativi e sostenibili. Fondata nel 1997 a New York, questa enorme materials library, raccoglie oltre 7.000 materiali e processi produttivi innovativi provenienti da tutti il mondo! Una vera e propria piattaforma online dedicata a promuovere la cultura dei materiali innovativi. Ma trovare un sito, seppur dettagliato, non basta; se si continuasse la ricerca, restringendo però il campo a quei materiali utilizzabili anche per le più comuni abitazioni, e non solo per le costruzioni altamente tecnologiche ed impegnative dal punto di vista architettonico si troverebbero infatti siti anche per costruzioni a basso costo.

Il nuovo vetro per la finestra “intelligente”

Presso il Lawrence Berkeley National Laboratory di Berkeley, in California, un team di ricercatori, guidato da Delia Milliron, ha messo a punto una nuova tecnologia che permette di ottenere una particolare tipologia di vetro in grado operare dinamicamente il controllo del flusso di calore e di luce che le attraversa modulandolo in base alle diverse condizioni meteorologiche attraverso la trasparenza. Il nuovo vetro di questa sorta di finestra intelligente sfrutta l’interazione di due materiali altamente conduttivi: i nano cristalli di ossido di indio e stagno e una matrice vetrosa di ossido di niobio; l’interazione tra i due conduttori permette un controllo selettivo della luce visibile e del calore, in questo modo si può ottenere un’illuminazione naturale all’interno senza aumento di calore, tipico dei mesi più caldi.

Rispetto alle attuali tecnologie, in cui il controllo della radiazione comporta anche un oscuramento della superficie vetrata, recando degli inconvenienti sulla qualità dell’illuminazione degli ambienti, la conformazione a tre strati della finestra intelligente consente all’utente finale un controllo personalizzato e ottimale del calore, della luce e della trasparenza. In un’ottica di risparmio energetico questo nuovo approccio permetterebbe un notevole risparmio di risorse e un’ottimale gestione dei costi soprattutto per il raffreddamento e l’illuminazione degli edifici residenziali e in particolare di quelli commerciali, dove l’utilizzo di ampie vetrate è largamente diffuso. Quindi una semplice finestra può svolgere anche funzioni di approvvigionamento energetico, come un pannello solare? La risposta è positiva e si deve ad un gruppo di ricerca italo-americano.

Lo dimostra appunto lo studio “Large-area luminescent solar concentrators”, realizzato da un team di ricerca dell’Università Milano-Bicocca in collaborazione con il Los Alamos National Laboratory (U.S.A.). Il team ha messo a punto dei concentratori solari: si tratta di semplici lastre di plexiglass “drogate” con speciali nano particelle fluorescenti che catturano e concentrano la luce solare e possono trasformare le vetrate degli edifici in generatori di energia pulita, senza però rinunciare alla trasparenza del materiale.

La facciata interattiva Windsweap

Lasciando a queste due strabilianti applicazioni di nuovi materiali al vetro e muoviamoci alla “pelle” degli edifici che si è sempre più evoluta, raggiungendo una funzionalità non solo estetica ma anche bioclimatica, ed in alcuni casi addirittura strutturale. Oggi non basta più un rivestimento per far sembrare più elegante il nostro edificio; abbiamo bisogno che questa pelle renda realmente innovativa e giustificata la sua applicazione. Un esempio estremamente affascinate di questa nuova concezione di pelle/facciata, è senz’altro data da “Windswept”, ovvero una facciata interattiva concepita per muoversi a seconda delle correnti d’aria, rivelando l’esatta direzione del vento e mettendo in scena le potenzialità artistiche della ventilazione naturale.

Progettata dal designer statunitense Charles Sowera, l’installazione è attualmente stata integrata sul lato esterno del Randall Museum di San Francisco e costituisce un esperimento cinetico a metà strada tra arte e scienza. Non solo l’impianto unisce un elemento di design originale, ma riesce a rendere visibile qualcosa che di solito non è visibile ad occhio nudo: l’interazione tra aria ed edificio. Anche in questo campo, quindi, l’evoluzione dei materiali non è stata indifferente; si sono introdotti sempre più materiali provenienti dal campo nautico o aerospaziale (vedi kevlar o carbonio), ma oggi, seppur estremamente prestanti, anche questi materiali risultano obsoleti rispetto per esempio a l’Aerographite.

La leggerissima Aerographite

Direttamente dalla Germania un gruppo di scienziati della CAU di Kiel e della TUHH di Amburgo ha messo a punto l’Aerographite, un materiale che batte tutti in fatto di leggerezza, persino la leggerissima e quasi impercettibile EFTE. Con un peso di soli 0,2 milligrammi per centimetro cubo, l’Aerographite straccia i precedenti record risultando considerevolmente più leggero di altri noti materiali ottenuti in laboratorio.

L’Aerographite associa alla leggerezza un’incredibile resistenza, sia a compressione che a trazione; in particolare, è possibile comprimerlo fino al 95% del suo volume e, una volta eliminato il carico agente, esso torna alla configurazione iniziale senza subire danneggiamenti. La notevole resistenza di questo materiale è dovuta alla sua struttura molecolare: si tratta di nano-tubi di carbonio disposti in maniera reticolare, in un volume occupato per il restante 99,99% da aria. Dall’apparenza spugnosa, si tratta dunque di un materiale solido e nerissimo. Ed è inoltre un buon conduttore elettrico; è opaco, duttile e idrorepellente. Le applicazioni possibili sono innumerevoli: tra quelle più interessanti dal punto di vista della sostenibilità vi è in particolare la possibilità di realizzare batterie elettriche ultraleggere a parità di prestazione, da utilizzarsi ad esempio nei veicoli elettrici, per dare ulteriore impulso alla diffusione di mezzi di trasporto ecologici. Significativo anche il possibile impiego dell’Aerographite per purificare l’aria e l’acqua: potrebbe essere utilizzato come materiale assorbente, per rimuovere alcuni tipi di sostanze inquinanti, ossidandole o decomponendole. Ma se cercassimo in questo campo qualcosa completamente made in Italy? Se sviluppassimo con ancora più forza la ricerca in questo settore in cui l’Italia vanta tanta storia e tradizione e anche ditte all’avanguardia (tanto per ricordarne alcune la Mapei o ItalCementi o per la pelle e i sistemi di facciata alla citata Permasteelisa)?

Nelle fornaci le nuove sperimentazioni costruttive

E proprio su Roma noi di nITro proponiamo un nuovo centro tecnologico polifunzionale: il centro si struttura come una mixité funzionale che va dai laboratori di ricerca a spazi di fiera e mercato a spazi culturali e per il tempo libero, oltre che a residenze integrate. Un vero pezzo di città che crea un nuovo paesaggio ed al tempo stesso riqualifica quello esistente oggi abbandonato e fortemente degradato, crea un collegamento diretto tramite un ponte tra le varie aree limitrofe del distretto delle fornaci su cui Roma è stata costruita, crea luogo di aggregazione e cultura, si pone come nuovo limite visivo e visibile alla città ed al tessuto urbano. Soprattutto crea occupazione e ricerca con i suoi laboratori ma ricorda la storia della costruzione con il suo museo.

Si chiamerà ex.[PO] nuovo ponte alle fornaci di Castel Giubileo, centro tecnologico per lo sviluppo delle sperimentazioni costruttive. Perché l’idea catalizzante è proprio quella di creare un ponte multifunzione: una struttura che consenta l’attraversamento ciclo/pedonale del Tevere ed allo stesso tempo sia una infrastruttura “abitata” che consenta di caratterizzare il nuovo “polo” e di catalizzare all’interno di essa la moltitudine di opportunità che le aree circostanti e le sue attività offrono.

Si tratta di un progetto singolare per l’innovazione del programma, per l’intreccio dei livelli urbani infrastrutturali e paesaggistici, per un disegno dinamico e allo stesso tempo radicato alla realtà dell’area e alle sue preesistenze. Ideale per ospitare un nuovo centro per lo sviluppo di nuovi materiali come quelli di cui parlavamo.

Roma, 05 ottobre 2014

Liborio Sforza | nITro Saggio