Microlight3D e il calcestruzzo fotonico in grado di auraffreddarsi nelle isole di calore urbane

Microlight3D ha assegnato fondi per consentire il raffreddamento radiativo del calcestruzzo con la stampa 3D
 

 
Mentre la società industriale tenta di passare a modalità operative più sostenibili , sono in corso innumerevoli sforzi per modificare i nostri modi di vivere esistenti per avere un impatto meno negativo sul nostro ecosistema. Un progetto interessante riguarda lo sviluppo del calcestruzzo che potrebbe consentire agli edifici di raffreddarsi naturalmente. Per riuscirci, il consorzio MIRACLE, composto da cinque università e Microlight3D, si affida alla stampa 3D su scala nanometrica.

 

Gli ambienti urbani sono noti per l’effetto isola di calore che genera temperature estreme durante i mesi estivi, una tendenza destinata a peggiorare con l’aumento del calore globale e della popolazione umana. Se i poteri forti vogliono continuare ad espandere le città, vorranno affrontare questo problema. Per questo motivo sono in corso numerosi progetti per riflettere il calore generato dagli edifici nello spazio sotto forma di radiazione infrarossa, un processo noto come raffreddamento radiativo .


Microlight3D è un produttore francese di litografia senza maschera per la stampa 2D e polimerizzazione a due fotoni per la stampa 3D di oggetti submicronici. Il 15 giugno è stato annunciato che l’azienda aveva ricevuto il premio di finanziamento europeo FET-Open per lo sviluppo del calcestruzzo microstrutturato. Il progetto prevede stampi per la stampa 3D abbastanza rigidi da essere utilizzati per il calcestruzzo, ma con la risoluzione sufficientemente elevata necessaria per creare microtopografie che consentiranno nuove forme di elementi in calcestruzzo.

“Utilizzando il cemento microstrutturato, gli edifici saranno in grado di raffreddarsi naturalmente e quindi ridurre le ‘isole di calore urbane’ che si accumulano nelle città durante le ondate di calore estive, che possono rendere questi spazi insopportabili”, ha affermato Denis Barbier, co-fondatore e CEO di Microlight3D. “Questo materiale da costruzione strutturale, che può raffreddarsi da solo, ridurrà anche il consumo di energia utilizzata per il condizionamento dell’aria e gioverà al clima riducendo le emissioni di CO2”.
Con il calcestruzzo formato utilizzando questi stampi unici, sarà possibile inserire delle microfibre all’interno delle microtopografie per creare un “metamateriale fotonico” in grado di convertire il calore del sole in lunghezze d’onda infrarosse che vengono poi proiettate nell’atmosfera. A loro volta, gli edifici realizzati con questo materiale sarebbero teoricamente in grado di espellere il calore nello spazio esterno senza utilizzare energia aggiuntiva.

 
Il team MIRACLE ha sottolineato che il calcestruzzo fotonico ha applicazioni oltre la costruzione di edifici:

“Mentre l’applicazione del raffreddamento radiativo negli edifici è probabilmente l’applicazione più importante, il concetto di metacemento fotonico trascende questa applicazione. La tecnologia delle celle solari, ad esempio, richiede nuovi materiali/dispositivi per raffreddare la configurazione delle celle solari. Qui, la sfida sarebbe trovare nuovi calcestruzzi che uniscano un’elevata trasparenza alla luce solare con un’elevata capacità di emissione nella finestra atmosferica. Allo stesso modo, la tecnologia di MIRACLE presta attenzione alla regione dell’infrarosso (IR) dello spettro elettromagnetico, ma il concetto di meta-cemento fotonico fornisce una base eccezionale per nuove applicazioni nel campo delle telecomunicazioni in altre regioni dello spettro elettromagnetico (es. GHz e THz).”
Il progetto si svolgerà nei prossimi quattro anni, guidato dal Consiglio superiore spagnolo per la ricerca scientifica ( CSIC  – Madrid), nonché dai membri del consorzio MIRACLE: Technische Universitat Darmstadt, della Germania; Universidad Publica de Navarra, di Pamplona, ​​Spagna; Fundacion Tecnalia Ricerca e Innovazione, di San Sebastian, Spagna; Katholieke Universiteit Leuven, del Belgio; Politecnico di Torino, d’Italia; e Microlight3D.

Dato che Microlight3D è focalizzato sulla piccola scala, ci si chiede come saranno in grado di aumentare l’output del loro processo per affrontare elementi così grandi come le lastre di cemento. Forse si potrebbe usare una vasca molto grande per creare gli stampi massicci, ma ci sarà la necessità di diffondere gli impulsi laser su quella vasta area, potenzialmente rallentando o aumentando notevolmente la complessità del processo. Inoltre, ci sarà il problema dell’inserimento delle microfibre nel calcestruzzo, che dovrà essere automatizzato se anche la costruzione deve essere eseguita a un ritmo ragionevole.

Tuttavia, ci sono anche numerose altre questioni ecologiche associate al calcestruzzo che dovranno essere affrontate, non ultime le massicce emissioni utilizzate per produrre calcestruzzo. Circa il 40 percento di questo proviene dall’energia utilizzata per fabbricare il materiale e il 50 percento dal processo di calcinazione. Mentre il primo può essere affrontato alimentando la produzione con fonti rinnovabili, il secondo richiederebbe l’uso di calcestruzzo riciclato, che non dispone ancora di infrastrutture sufficienti.

È inoltre necessario considerare l’energia necessaria per produrre questa nuova forma di calcestruzzo e come si confronta con i materiali da costruzione tradizionali. Le soluzioni più semplici possono comportare la verniciatura di strade e tetti bianchi o l’adorazione di città con giardini pensili , oltre a rianimare il più possibile.

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