Cubi di ceramica 3D: così si possono raffreddare le città senza energia

Nei laboratori della TU Graz, in Austria, ricercatori e architetti stanno sviluppando un materiale poroso capace di abbassare la temperatura di quasi 7 °C. Si tratta di cubi di ceramica progettati digitalmente e stampati in 3D, pensati per costruire pareti in grado di raffrescare gli ambienti sfruttando un principio antico: l’evaporazione dell’acqua.

Il raffreddamento evaporativo - Il principio è semplice: quando l’acqua evapora, sottrae calore all’ambiente circostante. È lo stesso meccanismo alla base del raffrescamento delle anfore in terracotta e di alcune antiche architetture dei climi caldi.

Il team dell’Istituto di Architettura e Media della TU Graz, composto da Julian Jauk, Milena Stavric e Kristijan Ristoski, ha reinterpretato questo principio attraverso la progettazione digitale e la stampa 3D.

Il risultato è un cubo di ceramica altamente porosa, capace di assorbire acqua e rilasciarla lentamente nell’aria. Nei test effettuati in una soffitta surriscaldata del campus, un singolo blocco ha ridotto la temperatura nelle immediate vicinanze di quasi sette gradi Celsius.

Una struttura interna simile a un labirinto - Il cubo, di circa 23 centimetri per lato, presenta una struttura interna molto particolare. La geometria è basata sulle cosiddette TPMS, superfici minime periodiche tridimensionali che permettono di creare una superficie interna molto ampia in uno spazio compatto.

La ceramica viene estrusa da una stampante 3D e successivamente cotta a basse temperature. Questo processo consente di preservare la porosità del materiale, facilitando l'assorbimento dell'acqua per capillarità e la sua distribuzione all'interno del blocco.

Il sistema non richiede pompe o nebulizzatori: l'acqua si muove naturalmente attraverso la struttura, raggiunge le superfici interne ed evapora, sottraendo calore all'ambiente.

Argilla, micelio e trucioli di legno - I ricercatori stanno inoltre sperimentando materiali bio-ispirati. Alla miscela ceramica vengono aggiunti micelio fungino e trucioli di legno. Durante la cottura, la componente organica brucia e lascia una rete di micro e macro-pori che aumenta la capacità del materiale di assorbire e distribuire l'acqua.

Il risultato è una sorta di spugna ceramica capace di sfruttare autonomamente l'umidità per produrre raffrescamento evaporativo.

Dagli scarti dei laghi a pareti refrigeranti - La ricerca punta anche sul recupero dei materiali di scarto. Tra le possibilità studiate c'è l'utilizzo del limo del lago di Neusiedl, nell'Austria orientale, che viene periodicamente rimosso attraverso attività di dragaggio.

Questi sedimenti, normalmente destinati allo smaltimento, potrebbero diventare una materia prima per produrre elementi costruttivi destinati al raffrescamento degli edifici e degli spazi urbani.

L'obiettivo è offrire un'alternativa ai sistemi di climatizzazione tradizionali, particolarmente energivori e sempre più utilizzati nelle città durante le ondate di calore.

«Il nostro obiettivo è fornire refrigerio dove le persone soffrono maggiormente il caldo, ad esempio nelle città dove il raffreddamento naturale tramite gli alberi è a volte quasi impossibile», spiega Milena Stavric. «Per questo, ci affidiamo ai principi del raffreddamento naturale anziché alle tecnologie di condizionamento dell'aria ad alto consumo energetico».

Le pareti realizzate con questi elementi potrebbero trovare applicazione in abitazioni e uffici, ma anche in scuole, piazze e sale d'attesa. Una tecnologia che unisce stampa 3D, materiali naturali e recupero degli scarti per trasformare un principio antico in una possibile soluzione alle nuove esigenze climatiche delle città.

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