Soluzioni del XXI secolo per il settore edile

Stampa di edifici, produzione di energia dall’umidità atmosferica, resilienza ai terremoti: queste sono solo alcune delle idee innovative che si ispirano ad antiche tecniche di costruzione, adattandole al futuro.

Tecnologie industriali

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Trascrizione

CORDIScovery podcast - Episodio #37 - Soluzioni del XXI secolo per il settore edile Questa trascrizione è stata prodotta con l’intelligenza artificiale. 00:00:10:05 - 00:00:16:09 Abigail Acton Questo è CORDIScovery. 00:00:16:11 - 00:00:48:13 Abigail Acton Benvenuti a questo episodio di CORDIScovery. Io sono Abigail Acton. La nostra architettura, spesso molto pittoresca, è caratterizzata da edifici storici e tortuose strade medievali, ma gran parte del nostro patrimonio edilizio è stato costruito prima che entrassero in vigore gli attuali ambiziosi requisiti di efficienza energetica. Il solo riscaldamento e raffreddamento delle case genera il 36 % delle nostre emissioni totali. Gli edifici sono la principale fonte di consumo energetico nell’UE, pari a circa il 40 % del totale dei consumi e al 36 % delle emissioni di gas serra legate all’energia. 00:00:48:15 - 00:01:10:24 Abigail Acton D’altra parte, abbiamo bisogno di più case. Secondo Eurostat, nel 2022 oltre il 16 % degli abitanti dell’UE viveva in case sovraffollate. Come possiamo bilanciare la necessità di avere più edifici e di ridurre al contempo l’impatto ambientale del settore edilizio? Quali sono le ultime novità nel mondo del raffreddamento e del riscaldamento passivo? Possiamo rendere i nostri edifici più resistenti ai disastri naturali? 00:01:11:01 - 00:01:34:24 Abigail Acton E la stampa 3D innovativa può avere ripercussioni di vasta portata? I nostri tre ospiti, tutti beneficiari di finanziamenti europei per la ricerca scientifica, potranno forse darci qualche risposta. Oggi è con noi Abdelghani Meslem, ingegnere ricercatore senior in modellizzazione dei pericoli e dei rischi presso Norsar. È anche professore associato di dinamica strutturale presso l’Università norvegese di scienze della vita (NMBU). 00:01:35:01 - 00:01:41:12 Abigail Acton Il suo lavoro si concentra sulla modellazione del rischio di catastrofi sismiche, sulla riduzione e sulla gestione del rischio. Buongiorno, Abdelghani. 00:01:41:14 - 00:01:43:00 Abdelghani Meslem Buongiorno. 00:01:43:02 - 00:01:58:10 Abigail Acton Paweł Sikora è professore associato presso la Facoltà di ingegneria civile e ambientale del Politecnico della Pomerania occidentale in Polonia. I suoi principali ambiti di ricerca sono la produzione additiva, i calcestruzzi leggeri e le nanotecnologie. Buongiorno Paweł. 00:01:58:12 - 00:02:00:00 Paweł Sikora Buongiorno. Buongiorno a tutti. 00:02:00:02 - 00:02:18:07 Abigail Acton Andriy Lyubchyk è professore assistente di nanotecnologie e nanomateriali presso il Centro di ricerca in ingegneria, gestione e sostenibilità dell’Università di Lisbona. Andriy, cofondatore di Deep Tech Lab, sfrutta la nanoingegneria per generare energia rinnovabile. Buongiorno, Andriy. 00:02:18:12 - 00:02:22:02 Andriy Lyubchyk Buongiorno, Abigail. Grazie per la presentazione. E grazie per avermi invitato. 00:02:22:08 - 00:02:42:06 Abigail Acton È un grande piacere averla con noi. Mi rivolgo prima ad Abdelghani. Dall’analisi della capacità dei materiali di resistere a un terremoto fino alla gestione dei disastri dopo un sisma: il progetto TURNkey ha analizzato la resilienza dei nostri ambienti urbani. Abdelghani, quando ha preso in considerazione per la prima volta la resilienza degli edifici in diversi Paesi, qual è stata la sua scoperta principale? 00:02:43:02 - 00:03:15:21 Abdelghani Meslem Grazie per la domanda. In realtà, la nostra indagine ha dimostrato chiaramente che la resilienza può essere influenzata da tre fattori principali. Il primo è la tecnologia costruttiva e la pratica in uso. Include, ovviamente, i materiali da costruzione e le normative. Il secondo fattore sono le politiche e le legislazioni per il settore edilizio. In alcuni Paesi, ad esempio, per ottenere il permesso di costruire case private non è necessario passare attraverso un’agenzia di controllo tecnico. 00:03:16:02 - 00:03:54:05 Abdelghani Meslem Se ne occupa il Comune, ovvero riduciamo la resilienza. L’altro fattore è legato principalmente alla dimensione culturale e sociale. Il nostro primo fattore era una serie di innovazioni, come l’uso di nuovi materiali con connessioni strutturali ad alte prestazioni, l’uso di nuove tecnologie per le strutture di conduzione, alcune fonti che controllano il comportamento complessivo. Possiamo ottenere il livello di duttilità che esprime il livello... dato non può andare oltre un certo livello di deformazione senza avere gravi danni. 00:03:54:06 - 00:04:08:18 Abigail Acton Capisco. Quando parla di approcci nuovi, inediti, innovativi per rendere questi edifici più resilienti, cosa intende esattamente? Che tipo di cose? Aumentare la duttilità, la capacità di un edificio di assorbire le sollecitazioni. Come si fa? 00:04:08:20 - 00:04:36:09 Abdelghani Meslem Capisco. Abbiamo fatto una prima parte del lavoro. Abbiamo sviluppato i nuovi sensori. Questi possono monitorare le condizioni strutturali di un determinato edificio, soprattutto se si tratta di edifici critici come ospedali e scuole. Possiamo quindi utilizzare questo tipo di informazioni per rilevare qualsiasi tipo di cambiamento nelle caratteristiche del materiale, in particolare la rigidità. 00:04:36:09 - 00:04:52:06 Abdelghani Meslem La rigidità è il DNA di un determinato edificio, e da lì possiamo prevedere il comportamento atteso e quindi lavorare. Possiamo identificare i punti deboli e lavorare per fornire una soluzione che migliori la resilienza. 00:04:52:08 - 00:04:59:00 Abigail Acton Ottimo. Parla di un nuovo tipo di sensore, ma cosa rende questi sensori nuovi e dove li si installa? 00:04:59:01 - 00:05:29:01 Abdelghani Meslem In passato, la maggior parte dei sensori era costituita da sensori convenzionali, molto pesanti e costosi, che utilizzavano dati molto specifici e di solito venivano utilizzati solo per infrastrutture o reti molto, molto specifiche. Ora possiamo utilizzare, ad esempio, sensori basati su smartphone che hanno la capacità di accettare un diverso tipo di informazioni, e siamo riusciti a sviluppare un framework in grado di armonizzare questi dati, e quindi ottenere informazioni di facile lettura. 00:05:29:03 - 00:05:47:22 Abigail Acton Che tipo di dati, quindi? Parlava di rigidità, che rende un edificio meno adatto a gestire le sollecitazioni. Ma cosa considerate nello specifico? Perché, presumibilmente, se c’è troppa flessibilità anche l’edificio non è particolarmente affidabile. Qual è il punto intermedio ideale? 00:05:48:03 - 00:06:12:09 Abdelghani Meslem I dati che raccogliamo sono informazioni sulla frequenza, sul contenuto di frequenza di un dato edificio, in modo da identificare la rigidità, ma anche le deformazioni, perché abbiamo diversi tipi di sensori. Da queste deformazioni possiamo quindi prevedere quale sarà il comportamento, quali saranno i principali punti deboli di un determinato edificio a qualsiasi livello li mettiamo. 00:06:12:13 - 00:06:19:12 Abdelghani Meslem E questa è la fase innovativa: sensori molto economici che possono essere usati anche nelle case private. 00:06:19:14 - 00:06:29:10 Abigail Acton Interessante. È meraviglioso. Quindi immagino che questo dia alle persone un’idea reale dell’integrità strutturale di un edificio prima di un terremoto. O sono informazioni che arrivano poco dopo un sisma? 00:06:29:16 - 00:06:53:09 Abdelghani Meslem L’obiettivo è, come ho detto... il titolo del nostro progetto è «Verso società urbane più resilienti ai terremoti», il che significa che prima, potendo utilizzare queste informazioni, possiamo davvero prevedere cosa accadrà e lavorare per ridurre la vulnerabilità e aumentare la resilienza. Ma naturalmente può essere utilizzato dopo un terremoto per localizzare l’area più colpita. 00:06:53:11 - 00:07:11:09 Abdelghani Meslem Ad esempio, poniamo di avere dei sensori in una determinata regione. Possiamo simulare che tutti gli edifici della stessa tipologia subiscano gli stessi danni, quindi le squadre di gestione dei disastri possono sapere dove concentrare la ricerca, soprattutto quando si parla di infrastrutture critiche o di edifici critici come scuole, ospedali. 00:07:11:11 - 00:07:13:11 Abigail Acton Centrali elettriche, immagino, ed edifici simili. 00:07:13:14 - 00:07:14:10 Abdelghani Meslem Sì, esatto. 00:07:14:11 - 00:07:35:21 Abigail Acton Ottimo. In questo modo, si può capire dove può essere il danno potenziale e le autorità possono prendere provvedimenti prima del sisma, e più rapidamente dopo il terremoto. Fantastico. Grazie mille. Quindi questi modelli di movimento del suolo sono in tempo reale. Chi utilizza effettivamente queste informazioni? Credo che siano raccolte in una piattaforma nel cloud. Dico bene? Come funziona? 00:07:35:23 - 00:08:06:21 Abdelghani Meslem La piattaforma che abbiamo sviluppato può essere usata da due soggetti, gli scienziati e le autorità preposte alla gestione dei disastri, e questo è il fattore chiave del progetto. Abbiamo prodotto una soluzione che può essere usata non solo dagli scienziati. Generiamo queste mappe, miglioriamo il modo in cui vengono generate e aggiornate pochi secondi dopo, in modo che le autorità sappiano già dove l’intensità è maggiore e dove sono le zone più vulnerabili. 00:08:06:21 - 00:08:21:01 Abdelghani Meslem Così sapranno dove concentrarsi, perché questo è il punto chiave nella gestione dei disastri. Ho visto molte volte che le autorità non hanno idea di dove andare, da dove partire, ma gli strumenti mostrano da dove iniziare. 00:08:21:03 - 00:08:30:03 Abigail Acton Interessante. È un lavoro fantastico e posso immaginare che possa salvare vite. Cosa l’ha attratta verso questo settore di ricerca? 00:08:31:14 - 00:09:05:04 Abdelghani Meslem Vengo dall’Algeria, dove nel 2003 c’è stato un enorme terremoto che ha causato 23 000 morti e più di 100 000 crolli di edifici. All’epoca frequentavo un master e stavo per terminare gli studi. Ho visto con i miei occhi questi tre fattori che ho appena citato: la regolamentazione, le legislazioni, la mancanza di legislazione/regolamentazione e anche la mancanza di comprensione da parte del pubblico in generale; perché il terremoto non uccide, ma sono le persone che si uccidono da sole. 00:09:05:06 - 00:09:05:16 Abigail Acton Capisco. 00:09:05:22 - 00:09:21:09 Abdelghani Meslem Se si seguono le regole, le cose tendenzialmente funzionano. In Giappone ha sempre funzionato. Dovrebbe funzionare anche altrove. Occorre quindi di educare. Dobbiamo fornire alle autorità gli strumenti che possano aiutarle, perché anche questo è un altro problema che abbiamo osservato. 00:09:21:11 - 00:09:33:01 Abigail Acton Capisco. Suppongo che quando si tratta di far rispettare una legislazione che sul campo potrebbe sembrare inutilmente gravosa, se si hanno i dati che dimostrano quanto sia importante rispettarla, allora le persone sono più preparate. 00:09:33:03 - 00:09:48:20 Abdelghani Meslem Sì, usiamo queste informazioni provenienti dal disastro e poi diciamo loro: queste sono le condizioni in cui si è verificato. Se includete questo punto, e questo e quest’altro, dovrebbe aumentare la resilienza e si dovrebbe ridurre la vulnerabilità. 00:09:48:20 - 00:10:04:05 Abigail Acton Interessante. Purtroppo se ci si trova in una zona sismica si può essere abbastanza sicuri che non si tratterà di un solo terremoto, ma che potrebbe essercene un altro in arrivo. Così si impara dal passato. Molto interessante, grazie mille. Davvero interessante. Qualcuno ha domande od osservazioni? Prego. Andriy, cosa vorresti chiedere o dire? 00:10:05:03 - 00:10:27:12 Andriy Lyubchyk Sono molto curioso di sapere una cosa, perché lavoro in un ambito molto lontano dal suo. Il vostro rivelatore deve essere molto sensibile per funzionare. Nelle grandi città c’è qualche interferenza a causa delle vibrazioni, del movimento dei mezzi di trasporto e quant’altro? Ci sono limitazioni? 00:10:27:14 - 00:10:49:11 Abdelghani Meslem Ovviamente sì, perché quando si installano i sensori la prima cosa su cui lavorare è il filtraggio. È necessario filtrare tutti i rumori indesiderati. È assolutamente necessario. Questo era un problema con i vecchi sensori, che avevano minori capacità in termini di gamma di frequenza. Ma ora, con tutti questi nuovi strumenti, la risoluzione è molto alta e si può facilmente rimuovere tutto il rumore indesiderato. 00:10:49:11 - 00:10:50:01 Abdelghani Meslem Quindi la risposta è sì. 00:10:50:05 - 00:10:55:19 Abigail Acton È un’ottima osservazione, perché le case a volte vengono scosse molto al passaggio dei tram. 00:10:55:21 - 00:11:12:05 Abdelghani Meslem Prego. E stiamo parlando di frequenza. Frequenza significa che sappiamo qual è la frequenza radio di interesse per un determinato edificio. Quindi qualsiasi frequenza elevata che si nota non ha nulla a che fare con esso e deve essere relativa a qualcos’altro. Perciò conosciamo già la gamma di frequenze di interesse. 00:11:12:07 - 00:11:13:11 Abigail Acton Interessante. Prego, Paweł. 00:11:14:04 - 00:11:20:07 Paweł Sikora Quindi si può usare una modellazione per capire quale parte dell’edificio è più sollecitata? 00:11:20:07 - 00:11:20:21 Abdelghani Meslem Esattamente. 00:11:20:22 - 00:11:23:20 Paweł Sikora E poi si possono collocare i sensori, giusto? 00:11:23:22 - 00:11:43:24 Abdelghani Meslem Prego. Proprio questo è l’obiettivo. Più sensori si installano, migliore è il modello. Perché i sensori aiutano a calibrare il modello numerico. Da lì possiamo prevedere la realtà, come si comporterà l’edificio, e quindi possiamo già conoscere tutti i livelli di frequenza, come cambiare la forma della deformazione. 00:11:44:01 - 00:11:53:02 Abdelghani Meslem E da lì si può ottenere la rigidità. In questo modo è possibile conoscere già i punti deboli di un determinato edificio e lavorare su di esso per migliorarne la resilienza. 00:11:53:04 - 00:12:15:00 Abigail Acton Interessante. grazie mille. Paweł, passiamo a lei, perché parlando di edifici resilienti... i materiali da costruzione sono un elemento interessante. Lei sta studiando qualcosa di molto interessante. La stampa 3D è sempre interessante nelle sue applicazioni, in particolare nel progetto «Ultra-LightCon-3D»,. che ha indagato come stampare le pareti. 00:12:15:02 - 00:12:20:02 Abigail Acton Mi sembra davvero affascinante. Ci dica di più. Che cosa vi siete proposti di fare, esattamente? 00:12:20:15 - 00:12:38:07 Paweł Sikora Grazie per la domanda. Partiamo dalla storia. Nel settore edile cerchiamo di risolvere i problemi moderni con le vecchie tecnologie. Quindi usiamo queste vecchie tecnologie di costruzione, mattone per mattone, mettendo insieme vari elementi. Non sono cambiate nel corso di migliaia di anni. 00:12:39:05 - 00:13:04:12 Paweł Sikora E se pensiamo alla stampa, ci sono film di fantascienza che ci fanno venire voglia di crear una casa stampandola, vorremmo che le macchine lo facessero per noi. Giusto? Vedevamo la serie TV «I pronipoti», dove i protagonisti vivevano in case molto eleganti e sofisticate. Ed è proprio questo il senso della stampa 3D: ci permette di ridurre la manodopera, disegnare le cose al computer in modo semplice, fare clic e stampare. 00:13:04:14 - 00:13:20:05 Abigail Acton Sembra fantastico, ma ovviamente ci sono diversi passaggi per passare dall’idea alla realtà. Come si fa a stampare una parete? Raccontacelo, faccelo immaginare. Che aspetto ha il vostro spazio di lavoro? 00:13:20:07 - 00:13:43:04 Paweł Sikora Le spiegazione più semplice è questa: per immaginare il processo di stampa 3D, possiamo pensare ai dispositivi che utilizziamo oggi, come una macchina da taglio CNC. C’è un elemento portante a cavalletto e un oggetto che si muove. Quindi, se abbiamo un oggetto in grado di muoversi sugli assi X, Y e Z, possiamo chiamarla semplicemente stampante 3D. 00:13:43:06 - 00:14:02:18 Paweł Sikora E se abbiamo un tubo e una pompa, possiamo collegarli al sistema, scrivere uno script sul computer e farli muovere. E attraverso la pompa e il tubo flessibile gettiamo il calcestruzzo. In pratica è così che funziona la stampante. Questa è la spiegazione più semplice. 00:14:02:20 - 00:14:19:12 Abigail Acton Fantastico. Aiuta a capire come funziona. Mi sto immaginando a glassare una torta usando solo un beccuccio: solo per questa operazione farei un disastro. Sto cercando di capire cosa succede quando il liquido esce dal tubo. Come si fa a prevenirlo? Deve avere una certa consistenza, suppongo, per evitare che vada dappertutto. 00:14:19:12 - 00:14:23:23 Abigail Acton Cosa si fa? È come una pasta spessa, e si costruisce strato su strato. 00:14:24:00 - 00:14:25:23 Paweł Sikora È qui che inizia la parte divertente. 00:14:25:23 - 00:14:27:19 Abigail Acton Immagino. 00:14:27:21 - 00:14:47:10 Paweł Sikora Se pensiamo al calcestruzzo, quello tradizionale è stato progettato per fluire, ma nella stampa 3D dobbiamo rivedere il concetto di calcestruzzo. In questo caso è più simile a un materiale rigido che può essere estruso. Contiene il cemento e la fase legante. Inoltre, è molto più appiccicoso. 00:14:47:15 - 00:15:10:21 Paweł Sikora Quindi, cosa vogliamo ottenere, quali sono i principi di progettazione di questo materiale? Vorremmo un materiale che sia scorrevole durante il processo di pompaggio, ma che sia stabile dopo la deposizione. Non voglio addentrarmi in aspetti tecnologici troppo complicati, ma queste sono le caratteristiche di questo materiale. 00:15:10:23 - 00:15:18:15 Paweł Sikora Lo chiamiamo comportamento tissotropico. Abbiamo quindi bisogno di un materiale tissotropico. Questo ci permette di estruderlo e di renderlo stabile dopo la deposizione. 00:15:18:18 - 00:15:29:20 Abigail Acton Fantastico. Grazie. Su CORDIScovery amiamo sempre le parole nuove, quindi va bene così. Interessante. Ora mi parli un po’ di quello che ha scoperto sull’uso del vetro, perché credo sia meraviglioso. 00:15:29:22 - 00:15:51:22 Paweł Sikora Sì, nell’industria delle costruzioni, o in generale nella nostra vita, si producono molti rifiuti. E il vetro è il materiale più diffuso ovunque. Come sappiamo, la gettiamo molto spesso. Lo conferiamo per il riciclo. Farlo è un’ottima idea, ma non si raggiunge mai un tasso di riciclo del 100 %. 00:15:52:03 - 00:16:15:05 Paweł Sikora Lo stesso accade con il vetro. Più le particelle di vetro sono fini, più è difficile riciclarle a causa delle impurità, perché non possiamo indovinarne la qualità. E così via. Quindi la frazione finale, diciamo al di sotto dei due millimetri, quattro millimetri, è difficilmente riciclabile. Dobbiamo quindi trovare una soluzione. In genere la soluzione sono solo le discariche, giusto? 00:16:15:07 - 00:16:38:10 Paweł Sikora Dobbiamo trovare una soluzione. Ed è qui che entra in gioco il cemento e l’ingegneria civile: il cemento può accogliere in modo semplice tutti i rifiuti. Possiamo solidificare, utilizzando il cemento, tutti gli scarti formando la cosiddetta pietra artificiale. E ci sono grandi potenzialità di riciclare il vetro, perché è fondamentalmente una combinazione di sabbia e altri componenti, giusto? 00:16:38:10 - 00:16:53:02 Paweł Sikora Quindi stiamo riciclando un materiale che deriva dalla sabbia. Abbiamo scoperto che questa potrebbe essere un’ottima soluzione per affrontare il problema del conferimento in discarica delle particelle sottili di vetro. 00:16:53:07 - 00:17:06:07 Abigail Acton Una cosa che ritengo particolarmente interessante, di cui abbiamo parlato in precedenza, non è solo il riuso del vetro, proprio come la sabbia viene utilizzata per produrlo, che è una soluzione molto elegante, ma anche le proprietà termiche che avete scoperto, giusto? 00:17:06:10 - 00:17:29:04 Paweł Sikora Sì, esattamente. A causa del processo di produzione, la struttura atomica del vetro è leggermente diversa rispetto a quella della sabbia. Non entrerò troppo nel dettaglio, ma questi sono gli aspetti chimici. Il risultato è che, a causa della produzione del vetro, si ottiene un materiale con una conduttività termica notevolmente inferiore. 00:17:29:04 - 00:17:45:10 Paweł Sikora Quindi, rispetto alla sabbia naturale, il vetro riciclato ha una conducibilità termica inferiore. Ciò significa che se lo utilizziamo possiamo produrre, ad esempio, materiali da costruzione isolanti o beneficiare della conducibilità a lungo termine, diminuendo la conducibilità termica del calcestruzzo prodotto. 00:17:45:12 - 00:18:00:19 Abigail Acton Davvero meraviglioso. Molto bello. Interessante. E dove potrebbero essere utilizzate queste pareti o la tecnologia per costruirle? Come vede il futuro della stampa 3D per l’edilizia? Se dovessimo usare la fantasia. 00:18:00:21 - 00:18:21:18 Paweł Sikora Ovunque stiamo affrontando il problema della manodopera, del mercato edilizio, dei tempi di costruzione molto brevi. La stampa 3D ci aiuta a risolvere alcuni di questi problemi. In pratica, la stampa 3D può essere utilizzata per le abitazioni comuni, per le case standard. 00:18:21:18 - 00:18:39:12 Paweł Sikora Può essere usata per la prefabbricazione. Ovvero la produzione offsite: si può avere un sito in cui si producono alcuni elementi prefabbricati che possono essere usati in seguito, ad esempio balconi prefabbricati. Questo può essere fatto lontano dal luogo in cui sorgerà la casa. Sono le applicazioni più comuni. 00:18:39:14 - 00:18:56:12 Abigail Acton Ho letto un po’ di tempo fa di un’idea di lavoro decisamente lontana dal posto in cui sorgerà la casa: usare la stampa 3D per costruire edifici di base o materiali da costruzione sulla luna, ad esempio, utilizzando polvere e la sinterizzazione. 00:18:56:14 - 00:19:14:00 Paweł Sikora Sicuramente. Questo è uno dei campi in cui la stampa 3D dispone di una tecnologia sofisticata. Quindi pensare di utilizzarlo nell’applicazione lunare è una grande idea. Abbiamo un problema di disponibilità di ossigeno e così via. 00:19:14:00 - 00:19:25:00 Paweł Sikora Quindi abbiamo bisogno di dispositivi. Abbiamo bisogno di macchine che producano dei rifugi per noi, se un giorno vorremmo trasferirci lì. Quindi la stampa 3D potrebbe essere la grande, grande soluzione. 00:19:25:16 - 00:19:35:22 Abigail Acton Ha un grande potenziale anche per questo genere di applicazioni. Fantastico. Sembra fantastico, vero? Qualcuno ha qualche commento per Paweł? Grazie mille. Lo ha spiegato perfettamente. Qualcuno ha delle domande? Sì. Andriy, cosa vorrebbe chiedere? 00:19:35:24 - 00:19:58:24 Andriy Lyubchyk Prima di tutto, grande progetto, idea molto innovativa. È per i non professionisti. Potrebbe spiegarci, in termini di velocità di produzione o di costruzione di questo tipo di flusso, come sarà ad esempio per una parete di dieci metri per dieci? 00:19:59:00 - 00:20:13:03 Paweł Sikora Sì. Le darò solo un esempio, una struttura semplice, come due per due per due. Per esempio, per un piccolo edificio, possiamo stamparla, diciamo, in 6 ore. 8 ore. Questo è l’arco di tempo. 00:20:13:03 - 00:20:14:20 Abigail Acton Non è incredibile? 00:20:14:22 - 00:20:15:21 Andriy Lyubchyk È incredibile. 00:20:15:22 - 00:20:19:20 Abigail Acton Sì, è molto divertente. Davvero. Non è meraviglioso? 00:20:19:24 - 00:20:36:05 Andriy Lyubchyk Potrebbe spiegare come influiscono sull’efficienza energetica degli edifici? Lei ha menzionato un parametro molto importante, ovvero l’isolamento. E che dire della massa termica o di altri test che possono influire sull’efficienza energetica? 00:20:36:06 - 00:20:54:12 Paweł Sikora Questo è in realtà il cuore del mio progetto. Grazie per averlo chiesto. Se si produce una parete standard in calcestruzzo, come una parete monolitica, la si riempie di calcestruzzo. Se si utilizza la cassaforma, che è in acciaio, si deve mettere il calcestruzzo in loco. Così si avrà un elemento solido. 00:20:54:14 - 00:21:20:02 Paweł Sikora La caratteristica fantastica della stampa 3D è che possiamo progettare il nostro percorso di stampa. È quindi possibile utilizzare la progettazione topologica per stampare, ad esempio, elementi cavi all’interno con un riempimento e riempirli con il materiale isolante. Questa era la parte del mio progetto che prevedeva l’uso della stampa 3D, solo per stampare l’elemento strutturale portante, un elemento molto sottile. 00:21:20:04 - 00:21:43:13 Paweł Sikora Quindi all’interno possiamo inserire qualsiasi materiale isolante che desideriamo. La soluzione migliore sarebbe una che funziona bene con il calcestruzzo. Quindi con le stesse caratteristiche, ma con la possibilità di inserire un calcestruzzo leggero, degli aggregati leggeri all’interno, una schiuma poliuretanica per controllare le caratteristiche isolanti della parete. 00:21:43:19 - 00:22:01:06 Abigail Acton Ok, ottimo. Grazie mille. Ora mi rivolgo ad Andriy. Andriy il suo progetto, il progetto SShare con due S, ha avuto un’idea molto intelligente per riscaldare e raffreddare gli edifici utilizzando zero energia. E sappiamo tutti quanto questo abbia un impatto sul clima. Sarebbe quindi meraviglioso se riuscissimo a farlo. 00:22:01:10 - 00:22:14:02 Abigail Acton Abbiamo indagato l’idea dell’isolamento con il vetro riciclato, ma il vostro progetto sfrutta qualcosa di meno tangibile: l’umidità dell’aria che ci circonda. Si tratta di una proposta affascinante. Come le è venuto in mente? 00:22:14:02 - 00:22:40:24 Andriy Lyubchyk Ero un ricercatore post-dottorato e stavamo lavorando a un altro progetto, che riguardava la prevenzione di virus e batteri trasmessi dall’aria. E abbiamo ipotizzato di sviluppare un materiale che fornisse specie reattive interagendo con l’ossigeno atmosferico. Queste specie avrebbero ucciso i virus e i batteri presenti nell’aria. Così, durante le misurazioni elettriche, scopriamo che qualcosa interferiva con i risultati. 00:22:41:02 - 00:23:03:22 Andriy Lyubchyk Come abbiamo scoperto in seguito, si trattava del respiro dello sperimentatore. Da quel momento abbiamo iniziato a indagare il processo e abbiamo scoperto che l’umidità, l’umidità atmosferica, interagendo con il materiale, può produrre un segnale elettrico, ovvero la tensione della corrente. Così è iniziato tutto. All’inizio ero molto, molto scettico. 00:23:03:24 - 00:23:32:19 Andriy Lyubchyk Abbiamo avuto il primo riscontro per la prova di concetto di questa idea. Ed è andato bene. Non ero il più scettico tra chi lavorava nel laboratorio, c’è stata una persona che quattro anni dopo il primo progetto ha detto: «Senti, ho scoperto che probabilmente questo, anche con una bassa potenza di generazione, può essere usato per i materiali da costruzione, perché i materiali da costruzione richiedono un sacco di materiali.» 00:23:32:19 - 00:23:40:23 Andriy Lyubchyk E questo è stato l’inizio, per poi trovare una pubblicazione per queste idee di generazione di energia dall’umidità atmosferica. 00:23:41:24 - 00:24:03:05 Abigail Acton Quindi un ricercatore ha notato che il proprio atto di respirazione stava causando un cambiamento transitorio nel materiale con cui stava lavorando. Affascinante. Se ci atteniamo al concetto di termoregolazione, state studiando modi per riscaldare e raffreddare gli edifici in modo passivo. Quindi ci potrà dire come funziona in realtà. 00:24:03:14 - 00:24:28:17 Andriy Lyubchyk Esatto. Per questo progetto si usa una combinazione di due tecnologie. Il primo è un sistema di riscaldamento e raffreddamento radiante. Il secondo è il convertitore dell’umidità atmosferica in energia elettrica. Per immaginare il primo in modo semplice, possiamo dire che si tratta di una piastra di silicato, una piastra a base di silicato all’interno della quale si trovano dei tubi. Facendo passare l’acqua attraverso questi tubi, in base a se l’acqua è calda o fredda 00:24:28:17 - 00:24:48:24 Andriy Lyubchyk è possibile raffreddare o riscaldare l’atmosfera circostante all’interno dell’edificio. Questo sistema viene solitamente fissato al soffitto o alle pareti dell’edificio. Ed è più efficiente dei normali sistemi di condizionamento dell’aria, perché questi tubi sono forati. Così l’acqua può fuoriuscire all’interno dei materiali di silicato, che hanno un’enorme capacità di assorbimento dell’acqua. 00:24:49:01 - 00:25:09:12 Andriy Lyubchyk Il silicato di dieci chilogrammi può contenere circa 20 chilogrammi di acqua e imitare la respirazione del nostro corpo. Così, quando fuori fa caldo, rilascia l’acqua e raffredda l’atmosfera, e viceversa. Il sistema può quindi funzionare sia per adsorbimento che per dissoluzione per riscaldare e raffreddare l’edificio. 00:25:09:18 - 00:25:12:19 Abigail Acton È meraviglioso. Da dove viene l’acqua? 00:25:12:21 - 00:25:39:15 Andriy Lyubchyk Qualsiasi fonte d’acqua. Bisogna scavare per trovare l’acqua. Si usa una pompa, ed è qui che siamo arrivati con la nostra tecnologia. L’idea era proprio quella di rifornire questo sistema e renderlo autosufficiente. Quindi utilizziamo la stessa umidità non solo per riscaldare e raffreddare l’edificio, ma anche per alimentare la pompa che fa scorrere l’acqua all’interno dei tubi. 00:25:39:18 - 00:25:51:00 Abigail Acton Capisco. Si tratta di un sistema a circuito chiuso, in cui è sufficiente fornire l’acqua per far sì che si autogestisca? Ovviamente ne perdete un po’ anche per l’evaporazione. Quindi immagino sia necessario aggiungere acqua. Come funziona? 00:25:51:00 - 00:25:56:23 Andriy Lyubchyk La pompa è installata da qualche parte e preleva l’acqua dalla sorgente. Si trova all’esterno dell’edificio. 00:25:56:23 - 00:26:04:18 Abigail Acton E pompa attraverso questi pannelli. Quanto sono grandi questi pannelli? Stiamo parlando delle dimensioni di una parete o delle dimensioni del radiatore? 00:26:04:20 - 00:26:31:12 Andriy Lyubchyk L’impianto installato dai nostri partner era di 144 metri quadrati. Alla fine del progetto non siamo riusciti a rifornirlo interamente con il nostro sistema, ma abbiamo realizzato un pannello di un metro quadro combinando entrambe le tecnologie. Il nostro pannello è stato installato sotto la parte superiore del loro pannello ed è stato nascosto un po’ sotto la smaltatura. 00:26:31:12 - 00:26:36:24 Andriy Lyubchyk Così sembra una stanza normale, ma era autosufficiente in termini di aria condizionata. 00:26:37:00 - 00:26:58:11 Abigail Acton È davvero interessante. E sembra una soluzione eccellente. Ovviamente, l’impatto ambientale è molto minore rispetto a soluzioni l’aria condizionata, eccetera. Ma lei ha menzionato due pannelli. Abbiamo quindi il pannello di silicato con i tubi in cui passa l’acqua e i piccoli fori che la fanno uscire. Come dice, è come un traspirazione. 00:26:58:13 - 00:27:02:03 Abigail Acton Ma ha citato un secondo pannello. Qual è? 00:27:02:08 - 00:27:34:14 Andriy Lyubchyk Il secondo è esattamente la nostra tecnologia. Stavamo sviluppando la conversione dell’umidità atmosferica in energia elettrica. Utilizziamo l’umidità in uscita dal pannello di silicato per la generazione di energia elettrica per alimentare la pompa idrica. Quindi il nostro pannello è molto sottile. Si tratta di pochi millimetri, ma della stessa superficie del pannello di silicato, per coprire l’intera superficie. 00:27:34:16 - 00:27:44:24 Abigail Acton Quindi, se ho capito bene, con il pannello che raccoglie l’elettricità è possibile ottenere elettricità sufficiente per alimentare la pompa. 00:27:45:01 - 00:28:08:01 Andriy Lyubchyk Beh, da un solo pannello, un metro quadro, no. Ne servono diversi, perché l’efficienza di questo processo è piuttosto bassa. L’energia della fonte è piuttosto bassa. C’è la diffusione e ha molta meno energia dell’energia solare o del vento. Ma l’umidità è presente ovunque in modo continuo. 00:28:08:16 - 00:28:26:01 Abigail Acton Quindi magari non è molto potente, ma è assolutamente continua. In un certo senso, è un gocciolare continuo. Se si hanno pannelli grandi come un muro e dietro di essi c’è un pannello molto sottile che raccoglie l’elettricità, alla fine si dovrebbe ottenere un sistema che si autoalimenta. 00:28:26:01 - 00:28:26:17 Abigail Acton Giusto? 00:28:26:19 - 00:29:10:16 Andriy Lyubchyk Sì, esattamente. Questo è il nostro obiettivo. Fin dall’inizio, il nostro obiettivo principale è stato il miglioramento dell’efficienza di conversione. Attualmente è solo intorno all’1 %. Sembra molto bassa. Possiamo già pensare a un’applicazione su scala reale, perché possiamo fornire energia sufficiente ad alimentare qualsiasi cosa. Abbiamo un progetto in corso, nell’ambito del quale ci concentriamo solo sulla tecnologia della soluzione autonoma, in grado di fornire alle famiglie la quantità di energia necessaria a coprire il loro fabbisogno di energia elettrica. 00:29:10:16 - 00:29:18:03 Andriy Lyubchyk Si tratta quindi di un dispositivo di un metro cubo, che fornisce dieci chilowattora di energia elettrica al giorno. 00:29:18:06 - 00:29:20:16 Abigail Acton E tutto è partito dall’idea di umidità. 00:29:20:16 - 00:29:29:16 Andriy Lyubchyk Sì, solo dall’umidità. Quindi la soluzione indipendente è in linea con le altre, come il solare e l’eolico. Stiamo proponendo una nuova fonte di energia rinnovabile. 00:29:29:20 - 00:29:31:03 Abigail Acton È affascinante. 00:29:31:05 - 00:29:39:06 Andriy Lyubchyk Eppure il campo di applicazione è molto ampio. E personalmente credo che l’edilizia sia il futuro anche per noi. 00:29:39:08 - 00:29:50:00 Abigail Acton Molto interessante. Sì, perché si lavora su scala più ampia. Benissimo. Grazie mille. È un concetto affascinante. Qualcuno ha osservazioni o commenti per Andriy? 00:29:50:02 - 00:30:03:19 Paweł Sikora Ho una domanda. Questa tecnologia può sostituire l’aria condizionata o può facilitare o diminuire la capacità di consumo di energia da parte dell’aria condizionata? Questa è la prima domanda. Magari iniziamo da questa. 00:30:03:21 - 00:30:28:15 Andriy Lyubchyk Sì, sì. Penso che sia più complesso dell’aria condizionata perché deve essere integrato quando si inizia a costruire, quando si inizia l’edificio. Con l’aria condizionata si può iniziare in qualsiasi momento, richiede meno tempo, quindi è più efficiente. Quindi probabilmente è un bene per i nuovi edifici. 00:30:28:17 - 00:30:30:24 Abigail Acton E potrebbe sostituire l’aria condizionata? Questa era la domanda. 00:30:31:05 - 00:30:53:15 Andriy Lyubchyk Sì, certo, assolutamente. Abbiamo effettuato alcune misurazioni a Maiorca dove i ragazzi eseguono i test (perché questa parte è la loro tecnologia, la nostra parte riguarda solo il convertitore di umidità atmosferica) e sono riusciti a mantenere una temperatura costante durante tutto l’anno per un edificio, con un consumo energetico quasi nullo. 00:30:53:17 - 00:30:55:02 Abigail Acton Fantastico. Interessante. 00:30:55:07 - 00:31:09:00 Paweł Sikora Vorrei chiederle delle limitazioni teoriche di questo sistema. Forse in alcuni climi troppo secchi o troppo umidi non è applicabile. Ci sono delle limitazioni per questa tecnologia? È adatta solo per le zone intermedie o può essere usata ovunque? 00:31:09:18 - 00:31:37:05 Andriy Lyubchyk È un’ottima domanda. In realtà funziona dal 20 % di umidità relativa al 100 %. Più alta è l’umidità meglio è, ovviamente, e maggiore è la corrente che si può ricavare dal processo di conversione. Ma sarà adatto a tutti i paesi europei, perché non molti sanno che l’umidità media annua per un paese europeo è quasi del 70 %. 00:31:37:08 - 00:31:39:07 Andriy Lyubchyk Questo è un bene per noi. 00:31:40:09 - 00:31:52:05 Abigail Acton È una domanda eccellente. Ha ragione, non è vero? Se tutto dipendesse da un certo grado di umidità, verrebbe da chiedersi cosa succederebbe se il clima diventasse troppo secco. Tutti i pannelli si asciugherebbero? A quanto pare no. Non succede. 00:31:52:11 - 00:31:54:04 Andriy Lyubchyk Ma vediamo che è possibile. 00:31:54:18 - 00:31:55:18 Abigail Acton Sì, esatto. 00:31:57:21 - 00:32:15:20 Abigail Acton Tutte le pompe sono autoalimentate. Interessante. grazie mille. Mi è piaciuto molto discutere di questi temi. Abbiamo sentito alcuni spunti davvero preziosi sugli sviluppi delle innovazioni nel settore edile. Credo sia stato Paweł a sottolineare che il settore ha aggirato, per così dire, le tecnologie, per diversi anni. 00:32:15:20 - 00:32:23:22 Abigail Acton Ha detto così, vero? Mi piace. Ruberò questa espressione. È quindi meraviglioso vedere nuovi concetti in arrivo. Grazie mille per essere stati qui. 00:32:24:03 - 00:32:27:06 Andriy Lyubchyk Grazie. Arrivederci. Grazie. Grazie mille. 00:32:29:01 - 00:32:50:03 Abigail Acton Grazie a voi. Arrivederci a tutti. Se vi è piaciuta questa puntata, seguiteci su Spotify e Apple Podcasts o dovunque ascoltiate i vostri podcast. Visitate la home page del sito CORDIS e iscrivetevi al podcast per non perdervi le novità più interessanti sulle ricerche e sulla scienza finanziate dall’UE. E se vi è piaciuto, perché non spargere la voce? 00:32:50:05 - 00:33:18:17 Abigail Acton Nelle scorse puntate abbiamo parlato di come la gravità influisca sul nostro microbioma e di come l’intelligenza artificiale possa aiutare le api. Nelle ultime 36 puntate troverete sicuramente un tema che stuzzicherà la vostra curiosità. Magari volete conoscere gli altri progetti finanziati dall’UE che lavorano per rendere il settore edile più ecologico ed efficiente. Sul sito web di CORDIS troverete informazioni sulle ricerche di questo settore, tra cui una raccolta di progetti intitolata «Il vecchio incontra il verde: nuove tecnologie per la ristrutturazione degli edifici in Europa». 00:33:18:19 - 00:33:39:15 Abigail Acton Troverete anche articoli e interviste sui risultati di ricerca di numerose discipline e su svariati argomenti, dall’ecografia all’ecolocalizzazione. C’è qualcosa per tutti: scoprite sul sito le ricerche impegnate a svelare le forze che muovono il mondo. Siamo sempre felici di ricevere i vostri commenti. Scriveteci a [e-mail] 00:33:39:17 - 00:33:40:20 Abigail Acton Alla prossima.

Approfondimenti e idee

È paradossale: il solo riscaldamento e raffreddamento delle case esistenti genera il 36 % delle nostre emissioni totali.

Secondo l’Ufficio europeo dell’ambiente, l’edilizia ha una grande impronta di carbonio. Prodotti come il cemento, l’acciaio e gli isolanti sono responsabili di 250 milioni di tonnellate di emissioni di CO2 nell’UE ogni anno: l’equivalente di 38 milioni di giri intorno al mondo in aereo.

Per contro, sempre più persone vivono in spazi angusti o non hanno una casa. Secondo i dati Eurostat, nel 2023 il 16,8 % degli abitanti dell’UE viveva in famiglie sovraffollate, e molti di noi conoscono adulti che sono tornati a vivere con i genitori per gli affitti alle stelle a causa della domanda elevata.

Come possiamo bilanciare la necessità di avere più edifici e di ridurre l’impatto ambientale del settore edilizio? I nostri tre ospiti, tutti beneficiari di finanziamenti dell’UE, potrebbero avere qualche risposta. Il primo dei nostri ospiti è

Abdelghani Meslem, ingegnere e ricercatore senior in modellizzazione dei pericoli e dei rischi presso NORSAR, e professore associato di Dinamica strutturale presso l’Università norvegese di scienze della vita (NMBU). Il suo lavoro verte sulla modellazione, sulla riduzione e sulla gestione del rischio sismico, che ha indagato attraverso il progetto TURNkey.

Paweł Sikora è professore associato presso la facoltà di Ingegneria civile e ambientale del Politecnico della Pomerania occidentale di Stettino, in Polonia. Il progetto Ultra-LightCon-3D ha contribuito a finanziare la sua ricerca sulla produzione additiva, sui calcestruzzi leggeri e sulle nanotecnologie.

Andriy Lyubchyk è professore assistente di Nanotecnologie e nanomateriali presso il Centro di ricerca in ingegneria, gestione e sostenibilità, parte dell’Università di Lisbona. Andriy è stato il coordinatore del progetto SSHARE, che si è concentrato sull’uso della nanoingegneria per migliorare la generazione di energia rinnovabile.

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