Contesto e obiettivi del progetto BIOCAP
All’Università Internazionale della Florida (FIU), il Centro per la Chimica e l’Ambiente Acquatico (CREST CAChE) ha coordinato lo sviluppo di un sistema modulare di piastrelle in calcestruzzo prodotto con stampa 3D, denominato BIOCAP (Biodiversity Improvement by Optimizing Coastal Adaptation and Performance). Il programma, sostenuto dalla National Science Foundation e dall’Environmental Protection Agency, mira a integrare nuova infrastruttura sulle barriere marittime esistenti per favorire la ripresa degli habitat costieri, limitare l’erosione e intervenire sulla qualità delle acque urbane.
Limiti delle tradizionali barriere frangiflutti
Le classiche murature verticali progettate per arginare le onde trasmettono gran parte dell’energia all’ambiente sommerso, accelerando il processo di erosione della riva e interrompendo le nicchie ecologiche fra acqua e terreno. Con l’installazione di piastrelle BIOCAP si intende rovesciare questo paradigma: anziché erigere nuove strutture, si rende “viva” la superficie delle barriere già in opera, creando microambienti in grado di ospitare flora e fauna marina.
Progettazione geometrica ispirata alla natura
Ogni modulo di BIOCAP incorpora forme concave e convesse, scanalature ombreggiate e rientranze di varie profondità, ricalcando l’aspetto del calcare fossile e delle formazioni coralline tipiche della costa della Florida. Queste configurazioni sono studiate per trattenere l’acqua di mare, variare localmente la temperatura superficiale e aumentare l’area disponibile per l’ancoraggio di muschi, spugne, molluschi e altri organismi filtratori.
Stampa 3D e versatilità dei materiali
Le piastrelle vengono realizzate tramite una stampante robotica che deposita strati di calcestruzzo in canali intricati, una modalità di manifattura additiva che supera i vincoli degli stampi tradizionali. Questo approccio consente di regolare con precisione la porosità interna, la profondità delle scanalature e i dislivelli di quota, ottenendo moduli interoperabili e adattabili a superfici irregolari.
Ottimizzazione computazionale del design
Per definire le forme ottimali di ciascuna piastrella, il team guidato da Sara Pezeshk ha applicato algoritmi di multi-objective optimization con il software Wallacei. I parametri di progetto comprendono texture superficiale, modalità di aggancio fra moduli e logiche spaziali ispirate ai sistemi rizomatici delle radici. L’uso di schemi Voronoi permette alla pavimentazione di seguire in modo fluido i movimenti dei sedimenti e le correnti marine.
Installazione pilota e metodologia di monitoraggio
La prima applicazione di prova è programmata per la primavera 2025 lungo il tratto di banchina di Morningside Park, sulle rive della Baia di Biscayne a Miami. Verranno trapiantati blocchi BIOCAP sulle sezioni in calcestruzzo esistente, senza interventi di demolizione, e montate telecamere subacquee a time-lapse per osservare la colonizzazione biologica. Obiettivi principali: incremento della biodiversità, diminuzione della torbidità e attenuazione dell’energia delle onde.
Sensori e raccolta dati ambientali
Alcune piastrelle conterranno sensori in grado di rilevare in tempo reale pH, ossigeno disciolto, salinità, torbidità e temperatura. Un set aggiuntivo di trasduttori di pressione confronterà la forza d’urto delle onde su sezioni modificate e su muri non trattati. Queste misure permetteranno di quantificare l’efficacia del sistema nel dissipare l’energia marina e di valutare eventuali miglioramenti nei parametri chimico-fisici dell’acqua.
Prospettive di scalabilità e trasferimento tecnologico
Se l’esperimento confermerà benefici in termini di stabilità costiera e attrattività ecologica, il kit BIOCAP potrà essere adottato in altri contesti urbani a rischio erosione. La modularità delle piastrelle e la compatibilità con barriere già esistenti rendono il sistema facilmente replicabile, offrendo agli enti locali uno strumento per coniugare protezione del litorale e valorizzazione dell’habitat marino.
