Gli studenti del MIT fortificano il cemento aggiungendo plastica riciclata

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Secondo un nuovo studio, un giorno le bottiglie di plastica scartate potrebbero essere utilizzate per costruire strutture in cemento più resistenti e flessibili, dai marciapiedi e le barriere stradali, agli edifici e ai ponti.

Studenti universitari del MIT hanno scoperto che, esponendo le scaglie di plastica a piccole dosi innocue di radiazioni gamma e quindi polverizzandole in una polvere fine, possono mescolare la plastica irradiata con pasta di cemento e ceneri volanti per produrre calcestruzzo con una percentuale fino al 15% più resistente del calcestruzzo convenzionale.

Il calcestruzzo è, dopo l’acqua, il secondo materiale più utilizzato sul pianeta. La produzione di calcestruzzo genera circa il 4,5% delle emissioni mondiali di anidride carbonica provocate dall’uomo. Sostituire anche una piccola porzione di calcestruzzo con plastica irradiata potrebbe quindi contribuire a ridurre l’impronta di carbonio globale dell’industria del cemento.

Il riutilizzo della plastica come additivi per il calcestruzzo potrebbe anche reindirizzare le vecchie bottiglie di acqua e soda, la maggior parte delle quali altrimenti finirebbe in una discarica.

"Ogni anno viene messa in discarica un'enorme quantità di plastica", afferma Michael Short, assistente professore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria Nucleare del MIT. "La nostra tecnologia estrae la plastica dalla discarica, la imprigiona nel calcestruzzo e inoltre utilizza meno cemento per produrre il calcestruzzo, il che produce meno emissioni di anidride carbonica. Ciò ha il potenziale per estrarre i rifiuti di plastica dalla discarica e negli edifici, dove potrebbe effettivamente aiutare a renderli più forti."

Il team comprende Carolyn Schaefer '17 e Michael Ortega, senior del MIT, che hanno avviato la ricerca come progetto di classe; Kunal Kupwade-Patil, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale; Anne White, professore associato presso il Dipartimento di Scienze e Ingegneria Nucleari; Oral Büyüköztürk, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale; Carmen Soriano del Laboratorio Nazionale Argonne; e Breve. Il nuovo articolo appare sulla rivista Waste Management.

"Questo fa parte del nostro impegno dedicato nel nostro laboratorio per coinvolgere gli studenti universitari in esperienze di ricerca eccezionali che si occupano di innovazioni alla ricerca di nuovi e migliori materiali concreti con una diversa classe di additivi di diversa chimica", afferma Büyüköztürk, che è il direttore del Laboratorio per la scienza delle infrastrutture e la sostenibilità. "I risultati di questo progetto di studenti universitari aprono una nuova arena nella ricerca di soluzioni per infrastrutture sostenibili."

Un'idea, cristallizzata

Schaefer e Ortega iniziarono a esplorare la possibilità del cemento armato con plastica come parte del 22.033 (Nuclear Systems Design Project), in cui agli studenti veniva chiesto di scegliere il proprio progetto.

"Volevano trovare modi per ridurre le emissioni di anidride carbonica che non fossero semplicemente: 'costruiamo reattori nucleari'", afferma Short. "La produzione di calcestruzzo è una delle maggiori fonti di anidride carbonica e hanno iniziato a pensare: 'come potremmo combatterla?' Hanno esaminato la letteratura e poi un'idea si è cristallizzata."

Gli studenti hanno appreso che altri hanno provato a introdurre la plastica nelle miscele di cemento, ma la plastica ha indebolito il calcestruzzo risultante. Indagando ulteriormente, hanno trovato prove che l'esposizione della plastica a dosi di radiazioni gamma fa cambiare la struttura cristallina del materiale in modo tale che la plastica diventa più forte, più rigida e più resistente. Irraggiare la plastica funzionerebbe davvero per rafforzare il cemento?