Come i funghi potrebbero riparare la nostra infrastruttura fatiscente

Gli Stati Uniti hanno una delle economie più avanzate del mondo. Eppure l'infrastruttura concreta che la sostiene - le strade, i ponti, i marciapiedi e così via - si sta lentamente sgretolando. Questo deterioramento richiede riparazioni complesse, provoca lunghi ritardi e nei casi più gravi può portare a cedimenti strutturali.

È anche un problema sempre più costoso. Piccole crepe non riparate si sviluppano in crepe più grandi che espongono le strutture di rinforzo in metallo e, quando queste vengono danneggiate, le riparazioni possono essere costose e complesse. Secondo l'American Society of Civil Engineers, questo problema costerà all'economia statunitense quasi 4 trilioni di dollari di affari persi entro il 2025 se non verrà affrontato.

Chiaramente, un modo migliore ed economico per riparare il calcestruzzo è un disperato bisogno.

Entrano Ning Zhang alla Rutgers University nel New Jersey, Congrui Jin alla Binghamton University e alcuni amici, che affermano di aver scoperto un ingrediente segreto che un giorno potrebbe far muovere la nazione riparando automaticamente il cemento fatiscente. Questo nuovo ingrediente? Funghi.

Prima un po' di background. Gli scienziati dei materiali sperano da tempo di trovare una salsa segreta che aiuti il ​​calcestruzzo a ripararsi. Un'idea è quella di riempire il calcestruzzo con fibre polimeriche contenenti resina che fuoriesce per riempire le fessure.

Per un po' sembrava promettente, ma si scopre che il cemento e la resina hanno diverse proprietà di espansione termica, tra le altre, che a volte possono peggiorare le crepe.

Un migliore riempitivo per le crepe è il carbonato di calcio, perché si lega bene con il calcestruzzo e ha proprietà strutturali simili. Vari batteri producono minerali di questo tipo ma rilasciano anche altri sottoprodotti, comprese abbondanti quantità di prodotti azotati come l'ammoniaca. E questo può danneggiare le strade e l'ambiente.

Quindi gli scienziati dei materiali hanno bisogno di un'altra opzione, e oggi Zhang e compagni dicono di averla trovata sotto forma di un fungo chiamato Trichoderma reesei. Può germogliare in un'ampia gamma di condizioni, formando un fungo fibroso che promuove la formazione di carbonato di calcio.

La loro idea è che le spore fungine vengano aggiunte al cemento quando viene mescolato e poi giacciono dormienti fino a quando il cemento non si rompe. L'acqua che scorre nelle fessure fa germogliare le spore, riempiendo le fessure con fibre fungine che innescano la formazione di carbonato di calcio, che alla fine riempie il vuoto.

Questa è la teoria, ma la domanda cruciale è se funzionerebbe nella pratica. Così Zhang e co hanno deciso di scoprirlo.

Il team ha versato il cemento nelle piastre di Petri e lo ha lasciato solidificare. Hanno quindi versato un terreno di coltura su ciascuna lastra e hanno aggiunto vari tipi di funghi. Hanno aspettato di vedere quale dei funghi sarebbe cresciuto nelle condizioni altamente alcaline che il calcestruzzo promuove.

I risultati sono stati rivelatori. Di tutti i funghi testati, solo Trichoderma reesei fiorì anche quando il pH salì a 13. Zhang e compagni ne studiarono la struttura fibrosa al microscopio e usarono la diffrazione dei raggi X per analizzare i depositi lasciati. I dati lo suggerivano fortemente T. resei le ife possono favorire la precipitazione del carbonato di calcio, dicono.

Le immagini al microscopio elettronico mostrano chiaramente le strutture mineralizzate che le fibre lasciano dietro di sé.

Naturalmente, niente di tutto ciò lo dimostra Trichoderma reesei le spore possono sopravvivere se aggiunte al calcestruzzo quando viene miscelato. Anzi, a prima vista, sembra improbabile. Le spore dovrebbero risiedere nei pori all'interno del cemento.

Zhang e colleghi hanno misurato i pori nel cemento che hanno prodotto e hanno scoperto che avevano in media un diametro di circa un micrometro. Ma Trichoderma reesei le spore sono più grandi, circa quattro micrometri di diametro. Ciò suggerisce che sarebbero schiacciati mentre il cemento si fissa.

Zhang e colleghi affermano che il problema potrebbe essere risolto aggiungendo bolle d'aria alla miscela, ma questo deve essere studiato ulteriormente.

È un lavoro interessante con un vantaggio significativo. Se Trichoderma reesei rivelarsi il fungo magico in grado di riparare le infrastrutture fatiscenti degli Stati Uniti, sarà un grande vantaggio. Ed è anche ecologico: il fungo è benigno per quanto riguarda gli esseri umani e il processo di formazione del carbonato di calcio fissa il carbonio dall'atmosfera. Quindi rimuove l'anidride carbonica, un importante gas serra.

Naturalmente, c'è molto lavoro da fare per determinare se le spore sopravviveranno nel cemento. Ma i primi risultati forniscono motivo per studiarlo in modo più dettagliato.

Rif: arxiv.org/abs/1708.01337 : Screening dei funghi per l'autoguarigione delle crepe nel calcestruzzo

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