Strade eterne e asfalto alle alghe: la chimica che sconfigge il gelo (e piace all’ambiente)

Dimenticate le buche invernali e i costi di manutenzione stratosferici. Una nuova ricerca americana propone un legante a base di alghe che rende l’asfalto flessibile al freddo e neutro per il carbonio. Un esempio di come la tecnologia possa superare l’ideologia.

Ogni inverno, puntuale come una tassa, si ripresenta il nemico giurato degli automobilisti e dei bilanci comunali: il ciclo di gelo e disgelo. Le strade si spaccano, si aprono voragini che attentano alle sospensioni delle auto e, cosa ben più grave, alla sicurezza dei cittadini. Per decenni abbiamo accettato questo deterioramento come una fatalità ineluttabile, una sorta di “tassa occulta” sulla mobilità. Eppure, la risposta per infrastrutture più resilienti e durevoli potrebbe arrivare da dove meno ce lo aspettiamo: da un laboratorio di chimica e da microscopiche alghe.

Uno studio recente, finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e pubblicato su ACS Sustainable Chemistry & Engineering, ha svelato una tecnologia che potrebbe rivoluzionare il settore delle pavimentazioni stradali. Non si tratta solo di ecologia, benché il risparmio di CO2 sia notevole, ma di pura efficienza ingegneristica.

Gelo e disgelo distruggono l’asfalto: un problema di sicurezza, ma non solo (fonte Unsplash)

Il tallone d’Achille del bitume

Per capire la portata dell’innovazione, dobbiamo prima guardare al problema. L’asfalto convenzionale si affida al bitume, un derivato del petrolio greggio, per tenere insieme sabbia e pietrisco. Il bitume è un materiale straordinario, ma ha un difetto fisico intrinseco: la temperatura.

Mentre col caldo il bitume permette alla strada di espandersi, quando il termometro precipita sotto lo zero esso diventa fragile, quasi vetroso. Il traffico veicolare e l’infiltrazione dell’umidità fanno il resto: si creano microfratture che, espandendosi con il ghiaccio, diventano le buche che tutti conosciamo. È un problema di reologia, ovvero di come la materia si deforma e scorre sotto stress.

La soluzione: l’olio di alghe come “ammorbidente” molecolare

Il team di ricerca guidato dalla professoressa Elham Fini ha sviluppato un bio-legante gommoso derivato dalle alghe che va a sostituire parte del bitume tradizionale. L’idea non è eliminare il petrolio per puro spirito “green”, ma migliorarne le prestazioni lì dove fallisce.

Gli scienziati hanno analizzato diverse specie di alghe attraverso modelli computerizzati, cercando quella che potesse mescolarsi meglio con i solidi dell’asfalto. La vincitrice è la Haematococcus pluvialis, una microalga  d’acqua dolce. L’olio estratto da questo organismo ha mostrato una resistenza superiore alla deformazione permanente.

Haematococcus pluvialis

In termini pratici, l’olio algale agisce come un modificatore che mantiene l’asfalto flessibile anche a temperature di congelamento.

“I composti derivati dalle alghe possono migliorare la resistenza all’umidità, la flessibilità e il comportamento di auto-riparazione dell’asfalto, estendendo potenzialmente la vita della pavimentazione e riducendo i costi di manutenzione” – Elham Fini, responsabile della ricerca.

Polarizzabilità: la chiave chimica

Qui entriamo nel tecnico, aspetto che piace a chi vuole capire davvero come funzionano le cose. La vera innovazione dello studio non è solo l’uso delle alghe, ma l’introduzione di un nuovo parametro di valutazione: la polarizzabilità.

La polarizzabilità misura la capacità delle molecole dell’olio biologico di interagire elettronicamente con i componenti dell’asfalto. Più alta è questa compatibilità, migliore sarà la coesione del materiale. È un indicatore predittivo che permette di progettare asfalti a livello molecolare, superando l’approccio empirico del “proviamo e vediamo se regge”.

Le garatteristiche positive dell’uso dell’olio di Alga

I Numeri: Efficienza ed Ecologia

I test di laboratorio, che hanno simulato anni di traffico pesante e cicli di gelo artico, hanno fornito dati impressionanti. Ecco un confronto sintetico tra l’asfalto tradizionale e quello modificato con bio-leganti:

L’aspetto ambientale, seppur secondario rispetto alla sicurezza strutturale, è economicamente rilevante in un mondo che va verso la tassazione del carbonio.

• Sostituire solo l’1% del legante petrolifero con quello algale riduce le emissioni nette di carbonio del 4,5%.

• Con una sostituzione del 22%, la pavimentazione stradale diventa teoricamente carbon neutral.

• Percentuali superiori potrebbero addirittura portare a emissioni nette negative (sequestro di carbonio).

Conclusioni: Pragmatismo contro Ideologia

Questa tecnologia dimostra un punto fondamentale spesso ignorato nel dibattito pubblico: la sostenibilità vera si ottiene con l’innovazione tecnologica, non con la decrescita. Avere strade che durano di più significa spendere meno soldi pubblici in manutenzione continua, ridurre i cantieri che bloccano il traffico (e quindi l’economia) e, incidentalmente, pulire l’aria.

Il team di ricerca sostiene che questa tecnologia non comporta una penalità di costo significativa. Se l’industria delle costruzioni recepirà questa innovazione, potremmo finalmente dire addio allo slalom tra le buche di febbraio, con buona pace dei gommisti, ma con grande sollievo per le casse dello Stato.

Domande e Risposte

L’asfalto alle alghe costa molto di più di quello tradizionale?

Secondo il team di ricerca, l’adozione di questa tecnologia non comporta una penalità di costo significativa. Sebbene l’estrazione e la lavorazione delle alghe abbiano un costo, questo viene bilanciato dalla minore necessità di manutenzione nel tempo e dalla maggiore durata della strada. Inoltre, l’utilizzo di bio-leganti potrebbe ridurre l’esposizione alle fluttuazioni del prezzo del petrolio greggio, rendendo i costi delle opere pubbliche più prevedibili nel lungo termine.

Funziona anche in estate o l’asfalto diventa troppo molle?

Lo studio si è concentrato specificamente sul miglioramento delle prestazioni a basse temperature, dove il bitume tradizionale fallisce diventando fragile. Tuttavia, la proprietà chiave identificata è la resistenza alla “deformazione permanente” sotto carichi di traffico ripetuti. Questo suggerisce che il materiale mantiene una struttura robusta e non si scioglie semplicemente col calore. La polarizzabilità assicura che il legante resti coeso con gli inerti, offrendo una stabilità strutturale superiore sia contro il gelo che contro l’usura meccanica generale.

È davvero possibile avere strade a “emissioni zero”?

Teoricamente sì. Le alghe, durante la loro crescita, assorbono CO2 dall’atmosfera attraverso la fotosintesi.2 Incorporando l’olio di queste alghe nell’asfalto, si “intrappola” quel carbonio nella strada invece di rilasciarlo. I calcoli indicano che sostituendo il 22% del legante derivato dal petrolio con quello algale, si compensano le emissioni prodotte per fabbricare il resto dell’asfalto, raggiungendo la neutralità carbonica. Percentuali più alte porterebbero addirittura a un bilancio negativo, trasformando le strade in serbatoi di carbonio.

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