Pareti, pavimenti, elettricità e grafene. La ricerca sui calcestruzzi intelligenti arriva al Mobile World Congress di Barcellona e mette in mostra il riscaldamento a pavimento che sfrutta l’interazione tra calcestruzzo e grafene. Il mock-up esposto all’interno del padiglione che racchiude i più importanti progressi tecnologici nati nell’ambito dell’iniziativa europea Graphene Flagship è firmato Italcementi ed è risultato della ricerca sulla possibilità di creare un composito cementizio elettricamente conduttivo.

Il materiale delle meraviglie, come è stato denominato il grafene, è incredibilmente forte e leggero, eccellente nel condurre elettricità e calore, dalle straordinarie proprietà meccaniche di resistenza e flessibilità. Lo studio sulle sue possibili applicazioni nei laboratori Italcementi è iniziato nel 2014, quando l’azienda è entrata nel Consorzio Graphene Flagship, l’iniziativa avviata dall’Unione Europea sullo sviluppo di nuove tecnologie legate ai materiali. Il progetto prevede dieci anni di ricerca, un finanziamento complessivo di un miliardo di euro ed è nato per sviluppare ulteriormente la proprietà disinquinante dei cementi fotocatalitici grazie al grafene, in grado di aumentare l’efficacia del principio catalitico ed estenderne la sensibilità in condizioni di scarsa illuminazione.

Nei laboratori si è verificato come le proprietà conduttive del grafene si combinino con le potenzialità di un materiale d’uso comune e largamente diffuso come il calcestruzzo. «Italcementi – afferma Enrico Borgarello, direttore Innovazione di Prodotto Italcementi – HeidelbergCement Group - oggi è protagonista a livello mondiale anche sulla frontiera del grafene. Dopo aver offerto al mercato il know-how, le competenze tecniche e il materiale per la stampa 3D e gettato le basi per una nuova “cultura del costruire”, in i.lab, il centro innovazione di prodotto di Italcementi, continua la ricerca sui materiali per il futuro».

Il risultato è uno smart concrete che potrà avere applicazioni nel mondo dell’edilizia e soluzioni intelligenti per le abitazioni, le infrastrutture e la mobilità. In mostra a Barcellona, infatti, c’è un prototipo che modifica il tipico comportamento isolante dei composti cementizi, li rende conduttori elettrici ma non ne compromette le performance. L’energia elettrica è trasformata in energia termica: un sottilissimo strato di composto cementizio altamente conduttivo posto al di sotto della pavimentazione o dell’intonaco sarà in grado di offrire un sistema di riscaldamento poco invasivo ed efficace, accrescendo il comfort abitativo e ottimizzando gli spazi.

In futuro, questo composito potrà essere utilizzato per riscaldare superfici esterne. Allo studio soluzioni anti-neve e anti-ghiaccio che permettano di pulire strade e piste ciclabili, come garage di casa, moli e piste aeroportuali senza sale corrosivo o prodotti chimici antigelo con conseguenze sulla sicurezza, la durabilità dei materiali e l’impatto ambientale.

La conduttività rende possibili soluzioni “self-sensing” in grado di monitorare sforzi, deformazioni e stati fessurativi del calcestruzzo in tempo reale senza la necessità di appositi sensori aggiuntivi (o integrandoli in maniera efficiente).

Altre possibili applicazioni riguardano le pavimentazioni antistatiche, la schermatura degli edifici dalle interferenze elettromagnetiche (EMI) e la dissipazione delle cariche elettrostatiche; in un futuro a lungo termine, invece, il calcestruzzo elettricamente conduttivo potrà portare novità anche nella mobilità, permettendo per esempio di ricaricare i veicoli elettrici direttamente in movimento durante la guida.

Il brevetto - La ricerca Italcementi ha portato nel 2017 alla registrazione di un brevetto per una nuova formulazione di cemento fotocatalitico al grafene al quale hanno collaborato l’Università di Bologna e il Technion – Israel Institute of Technology (TRDF), partner di Italcementi nel progetto iniziale insieme all’Eindhoven University of Technology (TU/e). Oggi fanno parte del team di ricerca anche il Cambridge Graphene Center dell’Università di Cambridge (UCAM) e la Technische Universität Dresden (TUD).