Durante la II Guerra Mondiale la Marina Reale Britannica aveva immaginato di utilizzare una miscela di ghiaccio e polpa di legno, chiamata Pykrete, per costruire un’intera portaerei inaffondabile. Quel progetto venne infine abbandonato per via dei costi crescenti, ma oggi un gruppo di ricercatori della Hebrew University of Jerusalem ha ripreso ed esteso quell’audace idea degli anni ’40. Gli scienziati israeliani hanno infatti dato vita al BioPykrete, un materiale innovativo che risulta 10 volte più forte del ghiaccio tradizionale. Aggiungendo cristalli di origine vegetale e una proteina creata su misura, il team è riuscito a ottenere una struttura chimica capace di assorbire 70 volte più energia prima di cedere. Questo traguardo apre le porte a un impiego rivoluzionario nel settore delle costruzioni, specialmente per gli insediamenti situati in aree remote e glaciali del nostro pianeta, sostituendo il calcestruzzo con una validissima alternativa.
I segreti del materiale a livello molecolare
La nuova ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, illustra nel dettaglio come i ricercatori siano andati ben oltre la semplice miscelazione di fibre nel ghiaccio. Il biochimico Ido Braslavsky ha spiegato che l’obiettivo principale era controllare il modo in cui i diversi materiali si connettono a livello molecolare. Il risultato cambia radicalmente il comportamento strutturale della materia: invece di frantumarsi all’improvviso, il BioPykrete si deforma gradualmente sotto pressione. Al posto delle grandi fibre disordinate della polpa di legno usata in passato, il team ha impiegato nanocristalli di cellulosa. Essendo il principale materiale strutturale delle piante, la cellulosa in forma di nanocristallo agisce come un microscopico agente di rinforzo, impedendo alle crepe di propagarsi con facilità all’interno della lastra ghiacciata.
Una colla proteica per l’edilizia ecologica
L’ingrediente segreto che tiene insieme i nanocristalli di cellulosa e il ghiaccio è una proteina specifica denominata CBM3a-AFPIII. Si tratta di una combinazione tra una proteina antigelo e un modulo che lega i carboidrati, la quale agisce letteralmente come una colla ad altissime prestazioni. Le applicazioni previste per questa invenzione non riguardano più le navi da guerra, bensì i futuri progetti di costruzione in aree fredde ed estreme, come l’Antartide e l’Artico. Senza richiedere l’uso di cemento o acciaio, questo biocomposito offre un’alternativa biodegradabile e caratterizzata da una bassissima impronta di carbonio. L’industria delle costruzioni rappresenta attualmente uno dei settori più inquinanti a livello globale, responsabile di massicce emissioni e di un enorme consumo di risorse. Secondo gli autori dello studio, le biotecnologie offrono un percorso di trasformazione cruciale per mitigare l’impatto ambientale umano.
I test strutturali
Nonostante il grande entusiasmo per i risultati ottenuti, ci vorrà ancora del tempo prima di vedere interi edifici realizzati in BioPykrete. La ricerca attuale rappresenta un test di prova su piccola scala e saranno necessarie ulteriori indagini per comprendere come il materiale resista per lunghi periodi e in condizioni meteorologiche mutevoli. I ricercatori ritengono tuttavia che, ottimizzando la cinetica di solidificazione e sviluppando diverse varianti proteiche, si possano ottenere compositi ancora più resistenti. Oltre a testare la durata nel tempo, il team è ansioso di esaminare da vicino come le crepe si propaghino attraverso il materiale, per confermare l’esatta natura dei meccanismi di rafforzamento sottostanti. In un futuro prossimo, questo approccio sperimentale potrebbe inaugurare un panorama del tutto inedito per i materiali destinati agli imballaggi e all’ingegneria strutturale.
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