Non solo cemento per migliorare la resistenza del terreno. Un aiuto arriva anche da materiali rinnovabili ed ecosostenibili come la gomma di xantano
Per costruire le infrastrutture è fondamentale procedere a un preventivo processo di stabilizzazione del suolo, al fine di rafforzarne la struttura per evitare cedimenti.
Molte sostanze utilizzate per questo scopo sono note per provocare un danno all’ambiente; per questo un gruppo di ricercatori ha esaminato l’uso di biopolimeri, come la gomma di xantano e la gomma di guar, per ipotizzarne l’utilizzo in cantiere migliorando il profilo ecologico della tecnica.
La gomma di xantano è un polisaccaride ottenuto dalla fermentazione degli zuccheri operata da Xanthomonas campestris, mentre la gomma di guar è derivata dalla macinazione dei semi di Cyamopsis tetragonoloba, una leguminosa tipica dell'India e del Pakistan.
La tecnica attuale. Sono stati condotti una serie di esperimenti in laboratorio per valutarne la fattibilità di utilizzo ed è stato dimostrato che entrambe le sostanze sono capaci di migliorare la resistenza al collasso e la permeabilità del suolo.
La densità del suolo è un fattore che influenza molte proprietà meccaniche dello stesso, inclusi i movimenti verticali, la capacità portante e la permeabilità. La stabilità del suolo è un requisito importante in molte applicazioni di ingegneria geotecnica come la costruzione di strade, la stabilizzazione dei pendii, il controllo dell’erosione, la fondazione degli edifici, il miglioramento delle aree costiere. La stabilizzazione del terreno può essere ottenuta meccanicamente, fisicamente ed elettricamente ma i metodi chimici sono quelli più utilizzati.
Gli additivi più diffusi, come il cemento, hanno impatti negativi sull’ambiente. Per la produzione di cemento vengono emesse infatti quantità significative di anidride carbonica e di ossido di azoto, tali da rendere questo materiale responsabile del 5% delle emissioni mondiali di CO2 e per il 15% dell’assorbimento energetico industriale globale.
Lo studio dei materiali. L'uso di polimeri di origine biologica, o biopolimeri, è stato quindi proposto come alternativa più rispettosa dell'ambiente. I biopolimeri sono stabili, non aggravano il bilancio del carbonio e sono rinnovabili. Tuttavia, gli esperimenti che studiano il loro impatto sul comportamento del suolo sono limitati ed effettuati principalmente su terreni non collassabili. Questo rappresenta una forte mancanza di conoscenza, soprattutto del suolo collassabile, ovvero quel terreno che può resistere ad alte pressioni da asciutto, ma che, con la bagnatura, può ridursi di volume in modo improvviso, causando cedimenti.
La valutazione dell’utilizzo della gomma di xantano e della gomma di guar come stabilizzatori ha riguardato quindi la loro applicazione in un’ottica di utilizzo come additivi per terreni collassabili.
Sono stati eseguiti diversi esperimenti in laboratorio (prove di compattazione, di consolidamento, di permeabilità e di resistenza al taglio) per quantificare le variazioni di forza e di resistenza al collasso dei terreni trattati con biopolimeri su una scala temporale di 28 giorni. Utilizzando la microscopia elettronica a scansione, i ricercatori hanno anche monitorato i cambiamenti nella microstruttura dei terreni.
I risultati. Entrambi i biopolimeri hanno migliorato la forza del terreno collassabile diminuendo la densità massima a secco, la permeabilità e il potenziale di collasso. In linea generale la gomma di xantano ha ottenuto le performance migliori, ma i risultati mostrano che anche la gomma di guar è efficace nella stabilizzazione del suolo.
Questi risultati sono rilevanti per i responsabili delle politiche e per le parti interessate coinvolte nello sviluppo di progetti di ingegneria geotecnica più sostenibili. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per valutare la durata dell'effetto dei biopolimeri su tempi più lunghi e in diverse condizioni ambientali, comprese le variazioni di temperatura e umidità.
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