Alla Chalmers University of Technology, in Svezia, un gruppo di ricerca ha sviluppato un materiale stampabile in 3D che parte da ingredienti comuni nel mondo biologico e industriale: lievito di birra, fibre di cellulosa derivate dal legno, alginato ricavato da alghe brune, glicerolo vegetale e acqua. Il risultato è un idrogel lavorabile tramite estrusione, pensato non per realizzare strutture portanti, ma elementi architettonici leggeri per interni: pannelli, divisori, superfici per modulare la luce, schermature solari e sistemi da parete.
Il progetto è interessante perché sposta la discussione sui materiali per la stampa 3D in edilizia da cemento e polimeri verso una famiglia di composti bio-based, con una logica più vicina al design circolare. Invece di produrre componenti destinati a durare per secoli in ogni condizione, i ricercatori propongono materiali con un ciclo di vita più controllabile, biodegradabili e potenzialmente ottenibili anche da sottoprodotti industriali.
Un materiale che nasce da una miscela simile a un impasto
Il processo parte dal lievito, ma non nel modo in cui lo si usa per pane, birra o fermentazioni alimentari. In questo caso il lievito viene prima disattivato tramite calore, così da stabilizzare il materiale. Una volta inattivo, diventa una biomassa con funzione strutturale e reologica: aiuta a dare corpo alla miscela, contribuisce alla viscosità e permette all’idrogel di mantenere la forma dopo la deposizione.
Alla biomassa di lievito vengono aggiunte fibre di cellulosa microfibrillata, alginato, glicerolo e acqua. La cellulosa fornisce rinforzo e contribuisce alla stabilità dimensionale; l’alginato migliora il comportamento dell’impasto durante la stampa e l’asciugatura; il glicerolo agisce da plastificante, quindi aiuta a mantenere una certa flessibilità nel materiale finale.
Il materiale viene poi stampato con un sistema a pressione, a temperatura ambiente. Questo aspetto è importante: non servono forni, stampi, processi di sinterizzazione o supporti complessi. La forma nasce direttamente dal percorso dell’ugello, come accade in molte applicazioni di stampa 3D robotica o a estrusione di paste, ma con un inchiostro biologico pensato per l’architettura d’interni.
Perché usare il lievito in architettura
Il lievito ha alcuni vantaggi pratici. È disponibile in grandi quantità, cresce in modo prevedibile, non richiede ambienti di coltura complessi come altri microrganismi e può essere prodotto anche a partire da filiere già esistenti. Inoltre, essendo formato da cellule singole, consente di ottenere una massa più omogenea rispetto ad altri materiali biologici più fibrosi o discontinui.
La scelta del lievito non va confusa con l’idea di una parete “viva” che fermenta o continua a crescere dopo la posa. Nel materiale studiato da Chalmers il lievito viene disattivato prima della miscelazione. La sua funzione è quella di componente bio-based: dà volume, partecipa alla coesione della miscela e permette di costruire un idrogel stampabile.
Questo rende il materiale diverso sia dai biocompositi a base di micelio sia dai prodotti in legno stampato con polimeri. Qui non si cerca di imitare soltanto il legno, né di far crescere un organismo all’interno di uno stampo. L’approccio è più simile alla formulazione di un inchiostro architettonico: si progetta una pasta, la si stampa in geometrie controllate e la si lascia asciugare fino a ottenere un componente leggero.
Pannelli, schermature e superfici per la luce
Le applicazioni indicate dal gruppo di ricerca riguardano soprattutto elementi interni. Non si parla quindi di travi, pilastri o pareti portanti, ma di componenti architettonici dove forma, texture, leggerezza e gestione della luce hanno un ruolo centrale.
I prototipi descritti nello studio includono piastrelle e pannelli stampati in grande formato, con dimensioni fino a 20 x 50 cm. Le prove hanno mostrato che il materiale può essere configurato con porosità diverse: superfici piene, perforate o ibride. Questo apre a usi come divisori interni, pannelli decorativi, schermature per la luce naturale e superfici capaci di filtrare la radiazione solare in modo più controllato.
Un altro punto riguarda l’aspetto estetico. La miscela assume tonalità naturali che vanno dal giallo al marrone, in base alla formulazione. Il colore può essere modificato con pigmenti naturali oppure, in prospettiva, con ceppi di lievito capaci di produrre pigmenti. Anche la trasparenza può essere regolata: nello studio vengono riportati valori di trasmissione luminosa variabili, un dato utile per immaginare elementi che non siano soltanto decorativi, ma anche funzionali nella gestione degli ambienti interni.
I dati tecnici dello studio
La formulazione ottimizzata indicata nella pubblicazione scientifica contiene una soluzione di lievito al 3%, una soluzione acquosa di cellulosa microfibrillata al 13%, alginato di sodio all’1%, glicerolo al 5% e acqua. I ricercatori hanno esaminato il materiale dal punto di vista microscopico, reologico, meccanico, termico e architettonico.
Il comportamento reologico è uno degli aspetti centrali per la stampa 3D: il materiale deve scorrere quando viene spinto attraverso l’ugello, ma deve anche restare in posizione dopo la deposizione. Secondo i dati pubblicati, l’idrogel si comporta come un solido viscoelastico gelatinoso, caratteristica che aiuta la tenuta della forma strato dopo strato.
Le prove meccaniche hanno indicato una resistenza media massima a trazione di 2,7 MPa e un allungamento a rottura del 25,2%. Per componenti leggeri da interni sono valori che possono avere interesse, ma non significano che il materiale sia pronto per sostituire prodotti strutturali. Servono ancora verifiche su umidità, fuoco, stabilità a lungo termine, urti, pulizia, comportamento in ambienti reali e compatibilità con le normative edilizie.
Dal laboratorio al dimostratore in edificio
Il lavoro è stato condotto da Yagmur Bektas, Malgorzata A. Zboinska, Cecilia Geijer, Tiina Nypelö e Zeinab Hefny, con ricercatori legati a Chalmers University of Technology e Aalto University. Lo studio è stato pubblicato su Frontiers of Architectural Research, rivista pubblicata da KeAi Publishing con servizi editoriali Elsevier.
Tra gli enti citati figurano anche la Swedish Energy Agency, che ha finanziato la ricerca, e Formas, agenzia svedese che sostiene il progetto MycoCellular, dedicato allo sviluppo di pannelli murali stampati in 3D a base di lievito per edifici più sostenibili. Il progetto MycoCellular punta a realizzare pannelli modulari bio-based usando lievito e cellulosa riciclata da scarti forestali, residui agricoli e rifiuti tessili. È prevista anche una dimostrazione presso l’HSB Living Lab di Göteborg, un edificio-laboratorio collocato nel campus Chalmers e usato per testare soluzioni abitative in condizioni reali.
Tra i nomi industriali collegati al contesto del Living Lab e dei progetti affini compaiono HSB, Johanneberg Science Park, Tengbom, Peab, Göteborg Energi, Akademiska Hus ed Electrolux, anche se il lavoro specifico sul materiale a base di lievito resta principalmente una ricerca accademica.
Il ruolo della stampa 3D
La stampa 3D è utile in questo caso perché permette di controllare geometria, porosità e distribuzione del materiale senza passare da stampi dedicati. Per pannelli interni personalizzati, rivestimenti o schermature, questo significa poter adattare il disegno al progetto architettonico: zone più dense, zone più aperte, motivi decorativi e variazioni locali di spessore.
L’altro vantaggio è la riduzione dello scarto. Se il percorso di stampa è progettato correttamente, si deposita solo il materiale necessario. Questo non elimina automaticamente ogni impatto ambientale, ma consente di lavorare con una logica diversa rispetto a processi sottrattivi o a componenti prodotti in serie e poi adattati in cantiere.
Cosa manca prima dell’uso in edilizia
Il materiale non è ancora pronto per un impiego diffuso. I ricercatori indicano chiaramente la necessità di studiare resistenza, sicurezza al fuoco, comportamento all’umidità, durabilità, scalabilità della stampa e robustezza dei componenti. Sono punti decisivi, soprattutto per un materiale organico destinato agli interni.
La sfida più interessante riguarda forse il cambio di mentalità. I materiali bio-based non devono essere valutati soltanto con gli stessi criteri dei materiali minerali o sintetici tradizionali. Possono avere cicli di vita più brevi, essere progettati per essere sostituiti, compostati o reinseriti in filiere biologiche. Questo richiede nuove norme, nuove prove e anche una nuova accettazione da parte di progettisti, produttori e utenti finali.
Per la stampa 3D, il lavoro di Chalmers mostra una direzione concreta: non solo macchine più grandi o più veloci, ma materiali pensati fin dall’inizio per essere stampati, asciugati, montati, smontati e valutati nel loro ciclo completo. Il lievito, in questo caso, diventa un ingrediente tecnico per pannelli e superfici, non più soltanto un elemento da cucina o da birrificio.
