Calcestruzzo fatto con l'urina. Sembra che migliori le prestazioni.
Ecco i risultati di una ricerca fatta da ESA - Agenzia Aerospaziale Europea.
La notizia è circolata su diverse testate e con la redazione di INGENIO CA stiamo verificando la fonte e la ricerca, da cui emerge, che l'urina utilizzata per produrre calcestruzzo funzioni meglio dei superfluidificanti. Cerchiamo di saperne di più ...
Dopo questa scoperta dovremo misurare il rapporto urina/cemento di un calcestruzzo ?
Tutto è partito da una ricerca svolta presso la sede olandese dall’Agenzia spaziale europea, condotta da Marlies Arnhof, una ricercatrice austriaca, laureata in architettura, e con un Master in architettura per ambeinti estremi.
E di ambiente estremo si parla: infatti la ricerca riguarda le soluzioni costruttive da applicare sulla luna.
Secondo quanto emerge dalle pubblicazioni l’urina degli astronauti potrebbe divenire una risorsa utile per creare un tipo di calcestruzzo durevole sulla luna. L'urina, infatti, contiene l’urea, che potrebbe rendere la miscela per costruire calcestruzzo lunare più lavorabile.
I ricercatori hanno infatti scoperto che l’aggiunta di urea alla miscela di geopolimero lunare, un materiale da costruzione simile al cemento, funziona meglio di altri comuni fluidificanti, come il naftalene o il policarbossilato, nel ridurre la quantità di acqua necessaria.
La miscela ottenuta da una stampante 3D si è dimostrata più resistente ed ha mantenuto una buona lavorabilità – un campione fresco potrebbe facilmente essere modellato e mantenere la sua forma, se sottoposto a un peso fino a dieci volte il proprio.
«La comunità scientifica è particolarmente colpita dall’elevata robustezza di questa nuova tecnica rispetto ad altri materiali, ma è anche intrigata dal fatto che potremmo utilizzare ciò che è già presente sulla luna», ha commentato Marlies Arnhof, promotrice e co-autrice dello studio dell’Advanced Concepts Team dell’ESA.
Utilizzare solo i materiali disponibili sul posto – un approccio noto come ISRU (In-Situ Resource Utilisation) nel gergo spaziale – ridurrebbe la necessità di inviare grandi volumi di materiale dalla Terra per costruire sulla luna.
L’ingrediente principale potrebbe essere un suolo polveroso che si trova ovunque sulla superficie della luna, conosciuto come regolite lunare.
La regolite lunare
La regolite, nota anche come eluvium, è uno strato di materiale sciolto e di granulometria eterogenea che copre uno strato di roccia compatta usualmente chiamato roccia madre.
La regolite è presente sulla Terra, sulla Luna, su alcuni asteroidi e su altri pianeti. Sui corpi senza atmosfera la regolite si origina dall'aggregazione gravitazionale di residui derivati dall'impatto con altri oggetti, dando origine a strati gradati con granulometria decrescente dal basso verso l'alto (gradazione normale o fining upward). Venne alla ribalta per le impronte lasciate dagli astronauti americani dopo l'atterraggio sul suolo lunare.
Una ricerca pubblicata nel 2019 dimostrava come fosse possibile dell’estrazione di ossigeno dalla regolite lunare, producendo leghe metalliche come sottoprodotti. Un processo che offrirebbe ai futuri coloni lunari l’accesso all’ossigeno per il carburante e il sostentamento della vita, nonché a una vasta gamma di leghe metalliche per la produzione in situ.
Urina migliora proprietà calestruzzo grazie all'urea.
L'urina è composta per il 95% di acqua e per il restante 5% di sostanze di rifiuto filtrate dai reni. Questo 5% è composto da molte sostanze, sembra che ci siano oltre 3000composti diversi. Tra questi l'Urea. La quantità di urea nelle urine aumenta con la quantità di proteine ingerite nella dieta quotidiana perché l’urea è un prodotto di rifiuto endogeno ed esogeno: endogeno perché deriva da fattori interni al corpo ed esogeno perché deriva dalla deaminazione di aminoacidi assorbiti dal tratto intestinale ma non utilizzati dal corpo. In genere, in un adulto ci sono 10-20 milligrammi di urea per decilitro.
Che cosa è l'urea
L’urea è nota anche come carbammide o carbonildiammide ed è un composto organico con la formula chimica CO(NH2)2. Questo amido ha due gruppi -NH2 uniti da un gruppo funzionale di carbonile (C = O). Fu scoperta da Hilaire Rouelle nel 1773 nell'urina umana e fu il primo composto organico a essere sintetizzato artificialmente (nel 1828 da Friedrich Wöhler impiegando esclusivamente reagenti inorganici.
L'Urea oltre che ad essere un prodotto del metabolismo umano ha numerose applicazioni. L'urea, per esempio, è utilizzata per le sue proprietà idratanti dovute alla capacità di trattenere l'acqua e per l'effetto di rimozione delle cellule morte generato sulla cute nella produzione di cosmetici. E' utilizzaata poi in agricoltura, come fertilizzante azotato, per il suo alto titolo in azoto (l'80% dell'urea prodotta è destinata a questo scopo). In zootecnia, dove può essere introdotta nelle razioni per ruminanti, la cui microflora batterica ruminale ne ricava pregiate proteine batteriche. Viene poi utilizzata in molte produzioni industriali. Per esempio come componente principale di un additivo utilizzato per abbattere le emissioni inquinanti di ossidi di azoto presenti nelle emissioni dovute a combustioni di impianti industriali (abbattimento NOx in impianti di incenerimento urbano, posizionato nei post-combustori), nella produzione di materie plastiche e adesivi, ecc.
L'urea, contenuta nelle urine, ha un'azione superfluidificante sul calcestruzzo, ossia riduce la quantità di acqua richiesta per l’impasto.
Secondo quindi i ricercatori dell'agenzia aerospaziole europea, in un ambito dove ogni risorsa è preziosa come la Luna, il litro e mezzo di rifiuto liquido che una persona genera ogni giorno potrebbe diventare un promettente sottoprodotto per le costruzioni.
«L’urea è economica e facilmente disponibile, ma aiuta anche a produrre materiale da costruzione più solido per una base lunare», fa notare Marlies Arnhof. «Dopo l’acqua, l’urea è il componente più abbondante nell’urina umana. L’urea può rompere i legami a idrogeno e ridurre la viscosità di miscele fluide. L’urina contiene inoltre calcio, un elemento che aiuta il processo di maturazione del cemento.»
E quindi «La speranza è che l’urina degli astronauti possa essere utilizzata così com’è per una base lunare del futuro, con lievi aggiustamenti rispetto al contenuto di acqua. Ciò è molto pratico, ed evita la necessità di complicare ulteriormente i sofisticati sistemi di riciclo dell’acqua nello spazio», ha spiegato Marlies Arnhof, «Numerosi test hanno confermato che questo tipo di calcestruzzo miscelato con l'urea era in grado di resistere a condizioni di spazio difficili come il vuoto e le temperature estreme. Questi due fattori hanno il maggiore effetto sulle proprietà fisiche e meccaniche del materiale da costruzione per la superficie lunare.
Tutti i campioni sono stati sottoposti a cicli di vuoto e congelamento-scongelamento per simulare i bruschi sbalzi di temperatura durante i giorni e le notti lunari, che potrebbero variare da -171 ° C a 114 ° C. I campioni hanno resistito a temperature che vanno da 114 ° C a -80 ° C come una buona indicazione di come il materiale si comporterebbe a temperature ancora più basse».
Una stretta collaborazione tra ricercatori ESA nei Paesi Bassi e università in Norvegia, Spagna e Italia nell'ambito dell'iniziativa Ariadna «ci ha permesso di esaminare un'idea così esplorativa e un po 'rischiosa che può portare a risultati preziosi non solo per l'esplorazione dello spazio, ma anche per le applicazioni tecnologiche sulla Terra», ha spiegato Shima Pilehvar, coautore dello studio e professore associato presso il Østfold University College, in Norvegia, «L'industria potrebbe trarre vantaggio da raffinate ricette di polimeri inorganici resistenti al fuoco e al calore adatti alla produzione additiva».
Uno dei temi caldi che il team vuole affrontare successivamente è il modo in cui le fibre di basalto della Luna potrebbero rinforzare il calcestruzzo e come il materiale possa essere usato al meglio per proteggere una colonia lunare. I ricercatori sperano che questa nuova malta a base di urea possa aiutare a proteggere i futuri astronauti da livelli dannosi di radiazioni ionizzanti.
Please, do not try this at home
Quando leggo e poi faccio pubblicare sul nostro portale notizie come questa ho sempre un timore, che qualcuno possa emulare in modo improvvido quanto descritto nella realtà quotidiana. Qui stiamo parlando di una ricerca, ancora in fase molto sperimentale, in cui si utilizza un legante diverso dal cemento, in cui si pensa di costruire utilizzando la tecnica della stampa 3D, in cui tante cose sono sotto controllo. Non stiamo parlando di calcestruzzo reale ancora. Quindi, per il momento eviterei di cedere alla tentazione di usare le autobetoniere come nuovi e moderni urinali nei cantieri.
Andrea Dari
