Il Cubo sarà “il primo edificio al mondo realizzato in cemento al carbonio”

I ricercatori dell'Università Tecnica di Dresda hanno collaborato con lo studio di architettura tedesco Henn per creare il primo edificio in cemento rinforzato con fibre di carbonio anziché con acciaio.

Attualmente in costruzione presso il campus universitario della TU Dresden in Germania, The Cube è considerato il "primo edificio al mondo realizzato in cemento al carbonio".

Costruzione rinforzata con fibra di carbonio

Questo tipo di calcestruzzo di nuova concezione offre la stessa resistenza strutturale del calcestruzzo rinforzato con armature in acciaio, ma utilizza molto meno cemento, affermano i ricercatori.

Il calcestruzzo è rinforzato con filati di fibra di carbonio, realizzati legando insieme molte fibre di carbonio – fili ultrasottili di cristalli di carbonio quasi puri – utilizzando un processo di decomposizione termica chiamato pirolisi.

Questi filati vengono utilizzati per creare una rete su cui viene versato il calcestruzzo.

Secondo Henn, il materiale risultante è quattro volte più resistente del cemento normale, ma anche quattro volte più leggero, grazie alle sezioni strutturali ridotte.

La rete in fibra di carbonio è anche resistente alla ruggine, a differenza dell’acciaio, il che significa che il cemento al carbonio ha una durata maggiore rispetto al tipico cemento armato. Ciò significa anche che le strutture possono essere molto più sottili poiché gran parte dello spessore del calcestruzzo armato con acciaio è dovuto alla necessità di impedire la penetrazione dell'acqua che porta all'ossidazione dell'armatura.

Henn ha progettato The Cube in collaborazione con l'Istituto per le costruzioni solide della TU Dresden, guidato dal professor Manfred Curbach.

La forma del Cubo informata dalla fibra di carbonio

Con un muro che si piega fino a diventare un tetto, la forma dell'edificio si ispira alle proprietà leggere e flessibili della fibra di carbonio.

"Il design di The Cube reinterpreta la natura fluida e tessile delle fibre di carbonio fondendo perfettamente soffitto e pareti in un'unica forma, suggerendo un'architettura futura in cui un design attento all'ambiente si abbina alla libertà formale e a un radicale ripensamento degli elementi architettonici essenziali, "disse Henne.

"La parete e il soffitto non sono più componenti separati ma si fondono funzionalmente l'uno nell'altro come un continuum organico."

L'edificio sarà il fiore all'occhiello di un importante progetto di ricerca della TU Dresden chiamato C³ - Carbon Concrete Composite, sostenuto dal Ministero federale tedesco dell'Istruzione e della ricerca. Lo scopo del progetto è esplorare i potenziali usi di questo nuovo materiale in edilizia.

"Il calcestruzzo al carbonio potrebbe contribuire a processi di costruzione più flessibili e rispettosi delle risorse, e il passaggio al calcestruzzo al carbonio potrebbe ridurre le emissioni di CO2 derivanti dalla costruzione fino al 50%", ha affermato Henn.

"Il vantaggio è che puoi rendere il cemento molto più sottile pur essendo in grado di trasportare carichi pesanti", ha affermato lo scienziato senior del carbonio Dr Erik Frank in una recente intervista con Dezeen.

"In questo modo è possibile progettare forme completamente diverse. Ci sono alcuni esempi di ricerca di componenti o panchine o rinforzi per edifici in cemento supersottile. L'obiettivo è quello di allontanarsi dalle enormi quantità di cemento che vengono utilizzate oggi."

Fibre di carbonio di origine biologica in fase di sviluppo

Tuttavia, secondo Frank, l'impronta di carbonio della fibra di carbonio "di solito è molto negativa". Il ricercatore sta attualmente esplorando modi per creare fibre di carbonio dalla lignina, una sostanza comune a base vegetale, che è anche un sottoprodotto dell’industria della carta.

Prevede che le fibre di carbonio di origine biologica non sostituiranno quelle a base di petrolio, poiché non offrono ancora le stesse prestazioni. Tuttavia, si aspetta che la domanda continui ad aumentare. "Sarà semplicemente un secondo mercato parallelo", ha detto.

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