Nel 2018, 20 milioni di tonnellate di alghe hanno ricoperto i Caraibi messicani; ora, quei “rifiuti marini” sono stati trasformati in mattoni più resistenti di quelli convenzionali, in grado di costruire fino a 400 mila case

Mentre le città costiere pagavano per rimuovere i “rifiuti marini”, gli ingegneri di Quintana Roo hanno deciso di trattare le alghe dei Caraibi come materia prima anziché come rifiuti edili, creando un modello in cui il problema ambientale diventa una risorsa per l’edilizia sostenibile su larga scala. Nel 2018, quasi 20 milioni di tonnellate di alghe dei Caraibi hanno raggiunto la costa messicana, trasformando spiagge idilliache in distese di fango marrone con odore di zolfo e materia organica in decomposizione. I turisti se ne sono andati, i pescatori non hanno potuto lanciare le loro barche e alcune zone costiere hanno dovuto essere evacuate a causa dell’idrogeno solforato. Ciò che pochi hanno capito è che le alghe dei Caraibi non dovrebbero trovarsi lì in quella forma e quantità. Mentre i governi spendevano milioni per rimuovere la biomassa dalle spiagge e seppellire il problema nelle discariche, un team di innovatori locali ha deciso di porre la domanda che nessun altro si era posto. E se non fosse un rifiuto, ma la materia prima per un mattonepiù resistente di quello convenzionale, in grado di trasformarsi in un mattone di alghe per costruire case a basse emissioni di carbonio proprio nelle comunità colpite dalla crisi?

Come il sargasso è uscito dal “Mare dei Sargassi” per seppellire i Caraibi messicani

Per secoli, il sargasso ha vissuto relativamente confinato in una regione stabile del Nord Atlantico, il Mare dei Sargassi, una sorta di “vortice” oceanico di circa 2 milioni di miglia quadrate.

Lì, le alghe pelagiche galleggiavano liberamente in enormi stuoie, unite da minuscole bolle di gas, senza aderire al fondo marino.

A partire dal 2011, qualcosa è cambiato. I dati satellitari hanno mostrato che la fioritura annuale di alghe è aumentata da circa 1 milione di tonnellate a oltre 20 milioni di tonnellate nel 2018, in una fascia continua che si estende dalla costa dell’Africa occidentale al Golfo del Messico.

Le correnti oceaniche hanno iniziato a spingere questi tappeti verso sud e, improvvisamente, i Caraibi hanno iniziato a ricevere volumi di sargassum senza precedenti.

L’ipotesi principale implica una combinazione di fattori:

• Il deflusso di nutrienti legato alla deforestazione e all’erosione, che riversa sedimenti ricchi di azoto nell’Atlantico.
• Riscaldamento delle acque superficiali
• I cambiamenti nei venti e nelle correnti hanno portato le alghe sargassum dei Caraibi sulla traiettoria delle principali correnti.

Il risultato è stato un collasso ambientale ed economico delle spiagge. Le alghe sargassum non sono intrinsecamente tossiche, ma mentre si decompongono rilasciano gas, consumano ossigeno e distruggono l’attrattiva turistica di un’intera regione.

Prezzo Economia

Dai rifiuti marini al mattone più resistente di quelli convenzionali

Sebbene le alghe Sargassum nei Caraibi fossero considerate un inquinante, un dettaglio era passato inosservato. Chimicamente, questa biomassa è ricca di cellulosa, lignina e polisaccaridi, gli stessi tipi di composti che rinforzano le fibre vegetali nei materiali da costruzione.

Fu allora che un imprenditore di Quintana Roo decise di sperimentare. Iniziò ad essiccare lotti di alghe, macinandole fino a ridurle in polvere e mescolandole con argilla, sabbia e acqua. È come produrre un mattone tradizionale, ma con una percentuale di biomassa marina nella miscela.

I primi prototipi furono un fallimento.

• Si rompevano facilmente.
• Emanavano un odore sgradevole.
• Attiravano gli insetti.

Ma i test continuarono, modificando le proporzioni. Quando la miscela raggiunse il 20% di sargassum in peso, combinato con il 40% di argilla e il 40% di sabbia, accadde qualcosa di inaspettato.

I test di compressione hanno iniziato a mostrare un mattone più resistente di quelli convenzionali, con una resistenza di circa 60 kg per centimetro quadrato, ben al di sopra del minimo richiesto dal codice edilizio messicano, che è di circa 35 kg per centimetro quadrato.

Il segreto sta nella microstruttura.

• Le fibre di cellulosa dell’alghe agiscono come un’armatura microscopica, distribuendo il carico in modo più uniforme.
• Le particelle di argilla si intrecciano con queste fibre.
• I componenti naturali agiscono come leganti, riducendo la necessità di cemento.

In pratica, questo mattone di sargasso si comporta come un mattone più resistente di uno convenzionale, utilizzando i propri “detriti marini” come rinforzo interno. Quello che prima era un passivo ambientale diventa un attivo strutturale all’interno del muro.

Mattone di sargasso, massa termica e comfort nei climi caldi.

Nei Caraibi messicani, le temperature diurne raggiungono spesso i 35 °C. In molte abitazioni a basso costo, l’aria condizionata può rappresentare circa il 60% del consumo energetico, principalmente perché la maggior parte delle case sono costruite con blocchi di cemento cavi, che sono economici ma hanno pessime proprietà di ritenzione termica.

I test con il mattone di alghe hanno dimostrato qualcosa di più della semplice resistenza meccanica. La conducibilità termica era di circa 0,45 W per metro Kelvin, rispetto a circa 1,7 W per metro Kelvin per il calcestruzzo standard. Ciò significa che il mattone di alghe permette al calore di passare molto più lentamente.

In pratica:

• Le pareti realizzate con mattoni di alghe, più resistenti di quelli convenzionali, si riscaldano più lentamente durante il giorno.
• Di notte, queste stesse pareti rilasciano gradualmente il calore, attenuando i picchi di temperatura.

È come incorporare un sistema di “aria condizionata passiva” nel materiale da costruzione stesso. Gli studi indicano riduzioni fino al 30% dei costi di raffreddamento quando il progetto architettonico fa un uso adeguato di questa massa termica.

Questo colloca il mattone di sargassum in una chiara categoria di edilizia sostenibile:

• minore consumo energetico durante la vita utile della casa
• maggiore comfort termico per le famiglie a basso reddito
• minore necessità di sistemi di climatizzazione attivi

Perché queste case a basse emissioni di carbonio emettono significativamente meno CO₂?

Oltre alla sua resistenza e al comfort termico, il mattone di alghe altera anche il bilancio delle emissioni. La produzione dei tradizionali mattoni di argilla cotta si basa su forni a circa 1.000 °C, alimentati con combustibili fossili o biomasse, che emettono grandi quantità di anidride carbonica.

La soluzione è stata quella di riprendere in uso una vecchia tecnica. Invece di cuocere ogni mattone di alghe, il processo prevede l’essiccazione al sole per circa 28 giorni su scaffali rialzati protetti da schermi per ridurre il degrado causato dai raggi UV.

Di conseguenza:

• Non è necessario riscaldare forni industriali.
• La principale fonte di energia proviene dal sole, già abbondantemente disponibile nella regione.
• Le alghe sargassum, che comunque venivano già raccolte nei Caraibi, diventano una materia prima praticamente gratuita.

I calcoli dell’impronta di carbonio indicano una riduzione di circa l’85% rispetto ai mattoni di argilla cotta.

Quando questo mattone, più resistente di quelli convenzionali, viene utilizzato in abitazioni a basse emissioni di carbonio, i vantaggi si moltiplicano, perché i risparmi energetici nel corso di decenni si aggiungono ai risparmi di emissioni nella produzione.

L’altra faccia della medaglia: sale, metalli pesanti e controllo qualità

Trasformare i rifiuti marini in materiale da costruzione non è solo una questione di creatività, ma anche di chimica e sicurezza. Le alghe presentano due problemi principali: il sale e i metalli pesanti.

Anche dopo il lavaggio iniziale, una quantità di cloruro di sodio rimane intrappolata nelle fibre. In ambienti umidi, questo sale può migrare in superficie, un processo noto come efflorescenza, e nelle strutture rinforzate può contribuire alla corrosione dell’acciaio.

Per mitigare questo problema, il team ha sviluppato un processo in due fasi:

1. Lavaggio con acqua fresca per rimuovere il sale in eccesso dalla superficie.
2. Un secondo lavaggio con una soluzione di aceto diluito romperà i legami del cloruro nei composti organici.

Dopo l’essiccazione, il contenuto di sale residuo era inferiore a circa lo 0,5% in peso, riducendo il rischio di problemi strutturali nelle pareti in muratura.

Il secondo punto critico sono i metalli pesanti. A seconda del luogo di raccolta delle alghe Sargassum nei Caraibi, queste possono accumulare arsenico e cadmio in concentrazioni significative.

Affinché i mattoni di alghe Sargassum possano davvero essere considerati un elemento di edilizia sostenibile, è necessario garantire che queste sostanze non entrino nella catena di approvvigionamento dell’edilizia.

Pertanto, ogni lotto di biomassa viene analizzato prima della lavorazione.

• I lotti con un livello di contaminazione superiore al limite vengono scartati.
• Parte di questa energia potrebbe essere destinata ad altri usi, come la produzione di biogas.

Questa revisione aggiunge un costo al processo, ma consente le certificazioni e allinea il mattone di sargassum agli standard di edilizia sostenibile del Messico. Senza questa misura, le case a basse emissioni di carbonio potrebbero nascondere un problema tossico all’interno delle loro mura.

Scala, limite e la corsa al mattone di sargassum.

Con la formula perfezionata, il mattone di sargassum è uscito dal laboratorio ed è arrivato nei cantieri. Recentemente sono state prodotte più di due milioni di unità, utilizzate in scuole, centri comunitari e progetti di edilizia sociale a Quintana Roo, con espansione agli stati vicini come Yucatán e Campeche.

I numeri mostrano il potenziale:

• le previsioni indicano che la fioritura delle alghe sargassum nei Caraibi potrebbe superare i 24 milioni di tonnellate in alcuni anni.
• Si stima che, ampliando la scala del modello, sarebbe possibile trattare tra i 5 e gli 8 milioni di tonnellate di alghe sargassum all’anno.
• Ciò sarebbe sufficiente per produrre mattoni di alghe sargassum per circa 400 abitazioni a basse emissioni di carbonio.

In altre parole, lo stesso fenomeno che soffoca le spiagge potrebbe, in teoria, sostenere un intero fronte di edilizia sostenibile nella regione.

Ma esistono importanti limitazioni:

• La raccolta delle alghe sargassum richiede manodopera intensiva e una logistica a breve termine perché la biomassa si decompone rapidamente.
• Il processo di lavaggio, essiccazione e controllo qualità è limitato geograficamente alle zone con molto sole e spazio fisico.
• La catena di approvvigionamento di mattoni più resistenti di quelli convenzionali fabbricati con le alghe è ancora nelle sue fasi iniziali e richiede investimenti in attrezzature, certificazioni e formazione.

Più i paesi costieri si renderanno conto che le alghe sargassum dei Caraibi sono una risorsa e non solo un problema, maggiore sarà la competizione su chi trasformerà per primo questa biomassa in un prodotto a valore aggiunto.

La sfida non è più quella di pulire la spiaggia, ma di controllare il flusso di un nuovo materiale da costruzione.

Cosa rivelano i mattoni di alghe sul futuro dell’edilizia?

In definitiva, la storia del mattone di alghe ha meno a che fare con un prodotto e più con un cambiamento di mentalità.

Un rifiuto marino che per anni è stato visto come una catastrofe ambientale e un ostacolo economico diventa ora il cuore di un mattone più resistente di quelli convenzionali, con un buon rendimento termico e un’impronta di carbonio molto più bassa.

Quando la stessa biomassa è in grado di pulire le spiagge, ridurre le emissioni, abbassare la bolletta dell’elettricità e trasformarsi in mattoni di alghe per costruire case a basse emissioni di carbonio, smette di essere un rifiuto e diventa infrastruttura. Questo apre una finestra per altre soluzioni simili in materia di plastica, rifiuti agricoli, fanghi industriali, ecc.

La sfida ora è quella del tempo e della scala.

• La fioritura delle alghe Sargassum nei Caraibi sta accelerando.
• La capacità industriale di trasformare questo materiale in mattoni più resistenti di quelli convenzionali è ancora limitata.
• L’edilizia sostenibile ha bisogno di regolamenti, standard e finanziamenti per competere con il cemento convenzionale.

In altre parole, la domanda non è più se il mattone di sargassum funzioni, ma… Con quale rapidità può essere adottato senza creare nuovi problemi ambientali o sociali?