Una ricerca finalizzata a creare un cemento più duraturo e sostenibile, un team internazionale di geologi e ingegneri ha trovato ispirazione negli antichi romani, le cui massiccie strutture in cemento armato hanno resistito per più di 2.000 anni:
Con una specifica analisi svoltosi presso il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), un gruppo di ricerca presso l’University of California, Berkeley, ha esaminato la struttura a scala fine del calcestruzzo romano. E ‘descritto per la prima volta come un composto straordinariamente stabile – fatto di elementi come calcio-alluminio-silicato-idrato – lega il materiale usato per costruire alcune delle strutture più durature nella civiltà occidentale. La scoperta potrebbe aiutare a migliorare la durabilità del calcestruzzo moderno, che dopo i 50 anni spesso mostra segni di degrado, in particolare in prossimità degli ambienti marini. Inoltre è opportuno ricordare che:
La produzione di cemento romano lascia anche un minore impatto ambientale di quanto non faccia la sua controparte moderna. Il processo per la creazione di cemento a Portland, un ingrediente chiave nel moderno cemento, richiede combustibili fossili che, bruciando, sviluppano carbonato di calcio (calcare) e argilla a circa 1.450 gradi Celsius (2.642 gradi Fahrenheit).
Si calcola che il sette per cento delle emissioni globali di anidride carbonica ogni anno viene prodotto a causa di questa attività. La produzione di calce per calcestruzzo romano, tuttavia, è molto più pulita e richiede temperature che sono i due terzi di quella richiesta per la produzione di cemento Portland.
Le scoperte dei ricercatori sono descritte in due articoli: uno pubblicato online il 28 maggio nel Journal of the American Ceramic Society, e l’altro in programma previsto nel numero di ottobre della rivista americana Mineralogist. “Il cemento romano è rimasto coerente e ben consolidato per 2.000 anni in ambienti marittimi aggressivi”, ha detto Marie Jackson, autrice principale di entrambi i documenti. “E’ uno dei materiali da costruzione più resistenti e duraturi del pianeta, e non è casuale. Il trasporto era la linfa vitale della stabilità politica, economica e militare per l’Impero Romano, in modo da costruire porti durevoli, fondamentali“.
Il team di ricerca è stato condotto da Paulo Monteiro, un professore dell’Università di Berkeley di ingegneria civile e ambientale, uno scienziato di facoltà presso Berkeley Lab, e Jackson, un ingegnere di ricerca dell’Università di Berkeley in ingegneria civile e ambientale. Le ricerche hanno focalizzato la loro attenzione su alcuni campioni di calcestruzzo romano prelevati da un frangiflutti nella baia di Pozzuoli, nei pressi di Napoli, Italia.
Costruire l’impero:
Il calcestruzzo era un materiale da costruzione scelto appositamente dall’Impero Romano. E ‘stato utilizzato per la realizzazione dei monumenti come il Pantheon di Roma così come per le banchine, i frangiflutti e altre strutture portuali. Di particolare interesse per il team di ricerca è risultato il cemento subacqueo romano, che per secoli ha sopportato l’ambiente composto da acqua salata. La ricetta per il calcestruzzo romano è stato descritto intorno al 30 aC da Marco Vitruvio Pollione, un ingegnere per Ottaviano, che divenne imperatore Augusto. L’ingrediente, non così tanto segreto, è nascosto nella cenere vulcanica, che i Romani combinavano con la calce per formare malta. Hanno preparato questo mortaio e pezzi di roccia in stampi di legno immersi in acqua di mare. Invece di combattere gli elementi marini, i romani hanno sfruttato l’acqua salata e ne ha fatto parte integrante del calcestruzzo.
I ricercatori hanno anche descritto un raro minerale idrotermale chiamato tobermoritico alluminio (Al-tobermoritico) che si è formato nel calcestruzzo. “Il nostro studio ha fornito la prima determinazione sperimentale delle proprietà meccaniche del minerale”, ha detto Jackson. Ma come potremmo produrre oggi il cemento degli antichi romani? Qualcuno ci ha provato tempo fa:
Ma perché la tecnica romana per la creazione di cemento è scomparsa? “Quando le spedizioni marine cominciarono a diminuire, la necessità di creare cemento resistente all’acqua di mare è diminuita”, ha detto Jackson. “Si potrebbe anche sostenere che le strutture originali siano state costruite talmente bene che, una volta che erano al loro posto, non hanno più avuto bisogno di essere sostituite“.
Un’alternativa terra-friendly:
Mentre il calcestruzzo romano è durevole, Monteiro ha detto che è improbabile che questo possa sostituire il cemento moderno, in quanto non è l’ideale per la costruzione in cui è necessario l’indurimento più veloce.
Ma i ricercatori stanno ora trovando modo di applicare le scoperte sul cemento romano per lo sviluppo di più una versione più “terra-friendly” e più durevole rispetto al moderno cemento. Al momento, i ricercatori stanno analizzando la cenere vulcanica, che sarebbe una buona soluzione alternativa alla cenere volante (ovvero una cenere ottenuta con tecniche moderne che richiede però un gran numero di risorse) che potrebbe essere utilizzata come prodotto dai rifiuti industriali e dalla combustione del carbone che viene comunemente utilizzato per la produzione moderna di cemento. “Non ci sono abbastanza ceneri volanti in questo mondo per sostituire la metà del cemento in uno a Portland”, ha detto Monteiro. “Molti paesi non hanno ceneri volanti, quindi l’idea è quella di trovare, materiali locali alternativi, tra cui il tipo di cenere vulcanica che utilizzavano i romani. Utilizzando queste alternative si potrebbe sostituire il 40 per cento della domanda mondiale per il cemento Portland.”
La ricerca ha avuto inizio con un finanziamento iniziale da Re Abdullah nei confronti della University of Science and Technology in Arabia Saudita (KAUST), che ha lanciato una partnership di ricerca con l’UC Berkeley nel 2008. Monteiro ha osservato che l’Arabia Saudita ha “montagne di cenere vulcanica” che potrebbero potenzialmente essere utilizzate per produrre nuovo calcestruzzo. Oltre a KAUST, ulteriori finanziamenti sono stati elargiti dalla Loeb Classical Library Foundation, dalla Harvard University e dal Dipartimento Science of energy ha che ha contribuito a sostenere questa ricerca. I campioni sono stati forniti da Marie Jackson e lo Studio Romano sul Calcestruzzo marittimo (ROMACONS), è stato sponsorizzato da CTG Italcementi, un centro di ricerca con sede a Bergamo, Italia. I ricercatori hanno utilizzato anche la Berlin Electron Storage Ring Society, Società per la radiazione di sincrotrone, e BESSY, per le loro analisi.
Fonti:
http://news.berkeley.edu/2013/06/04/roman-concrete/
Alcuni anni fa, l’American Institute for Roman Culture diffuse sul web un documentario che affrontava l’argomento:
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