La prima casa al mondo fatta interamente di calcestruzzo rinforzato con fibra di carbonio è in costruzione a Dresda ed è destinata a gettare le basi per sostituire in larga scala il cemento armato. Grazie alla sua elevata resistenza alla trazione e alla compressione, il calcestruzzo armato è indispensabile in molti campi delle costruzioni, specialmente in quello dei ponti.
© Iurii Vakaliuk, TU Dresden, IMB
Ma il materiale composito può anche rappresentare un problema, dato che consuma enormi risorse e genera grandi quantità di emissioni di CO2. Inoltre, la sua durata è forzatamente limitata a 40-80 anni.
Per questi motivi il consorzio “C3 - CARBON CONCRETE COMPOSITE” (Composto di cemento rinforzato con fibra di carbonio) si è posto l’obiettivo di sostituire il calcestruzzo armato, materiale attualmente considerato insostituibile, con un’alternativa più sostenibile: il calcestruzzo rinforzato con fibra di carbonio. Nell’ambito di questo progetto di ricerca decennale finanziato con 45 milioni di euro, a Dresda, in Germania, è in costruzione la prima casa al mondo interamente realizzata in cemento rinforzato con fibra di carbonio.
© Iurii Vakaliuk, TU Dresden, IMB
CUBE = TWIST + BOX
CUBE, come viene chiamato, è il più grande sotto-progetto del progetto C3. L’edificio risultante avrà una lunghezza di 40 metri, una larghezza di 7,2 e un’altezza di 6,9, con una superficie lorda di 220 metri quadrati. La costruzione si compone di due elementi:
- TWIST: una forma libera di due gusci opposti che, sviluppandosi in torsione, partono da un muro per creare la copertura
- BOX: un cubo che sarà posizionato sotto questa sinuosa parete-soffitto.
Le funzioni previste per l’edificio comprendono una sala riunioni per circa 20 persone, laboratori e locali per le prove tecniche relative al cemento rinforzato con fibra di carbonio. La sezione BOX verrà utilizzata in particolare per il monitoraggio a lungo termine dei vari componenti del materiale.
Forza innovativa dalla Germania orientale
Il sotto-progetto rappresenta una dimostrazione della forza innovativa della Germania orientale: il Dresden State Enterprise Saxon Real Estate and Construction Management ha deciso di mettere a disposizione il sito per un periodo provvisorio di dieci anni. L’Università Tecnica di Dresda sarà incaricata di svolgere le attività. Gli altri partner nel progetto sono HTWK Leipzig, AIB Gmbh (Bautzen), ASSMANN Bauen + Planen (Dresda), HENN (Berlino), Texton e. V. (Dresda), l'impianto di calcestruzzo di Oschatz e Bendl-HTS Gmbh (Sebnitz). La progettazione dell’edificio che funge da dimostratore di questo metodo lungimirante di costruzione è iniziata nel settembre 2017. La sua ultimazione era prevista nella primavera 2021, ma è stata posticipata di un anno a causa della pandemia.
© Iurii Vakaliuk, TU Dresden, IMB
Argomentazioni convincenti a favore del cemento rinforzato con fibra di carbonio
Il consorzio C3, composto da oltre 160 partner scientifici e di ricerca, si è posto l’obiettivo di gettare le basi per la sostituzione entro 10 anni di almeno il 20% delle armature in acciaio con il carbonio, negli edifici di nuova costruzione.
Le argomentazioni a favore di questa sostituzione sono convincenti: il calcestruzzo al carbonio ha una durata di oltre 200 anni, dal momento che le fibre di carbonio non arrugginiscono; gli elementi portanti possono essere più sottili, consentendo strutture più leggere; consente un risparmio in termini di materiale e di energia necessaria per la produzione, oltre a ridurre le emissioni di CO2 correlate. Il progetto mira anche a stabilire i criteri per la demolizione e lo smantellamento delle strutture in cemento fibrorinforzato e il successivo riciclaggio del materiale edile.
Al momento, le fibre di carbonio sono ancora prodotte dall'acrilonitrile, un comporto organico derivato dal petrolio. Tuttavia, un consorzio di ricerca finanziato dall'UE, denominato LIBRE, ha già sviluppato un'alternativa basata sulla lignina, che consente un maggiore rispetto per l’ambiente.
