Il "Frozen Smoke" rende i mattoni di vetro resistenti e super isolanti

Come un materiale inventato negli anni '30 potrebbe rivoluzionare il modo in cui costruiamo gli edifici

La missione Stardust della NASA ha raccolto con successo la polvere dalla coda di una cometa e l'ha riportata sulla Terra. ... [+] L'aerogel utilizzato come mezzo di raccolta è stato sviluppato al JPL. In questa foto del 2002 c'è il Dr. Peter Tsou con il suo vassoio utilizzato nelle prove di volo del velivolo Stardust; identico a quello utilizzato su Stardust. (Foto di Ken Hively/Los Angeles Times tramite Getty Images)

Nel 1999, la NASA ha lanciato un veicolo spaziale con una missione ambiziosa: raccogliere campioni di polvere dalla coda di una cometa lontana e riportare alcuni di quei campioni sulla Terra. Un anno dopo il lancio da Cape Canaveral, la navicella spaziale Stardust raccolse le sue prime particelle di polvere interstellare. Quattro anni dopo, ha raggiunto il suo obiettivo – la cometa 81P/Wild, a volte conosciuta come Wild 2 – e ha dispiegato il suo raccoglitore di campioni. Descritto come simile a "... un vassoio di metallo per cubetti di ghiaccio incastonato in una racchetta da tennis di grandi dimensioni", il componente principale del collezionista era l'aerogel di silice, una schiuma straordinaria, leggera e traslucida. Quando una particella di polvere colpisce l'aerogel, vi si seppellisce, rallentando dolcemente fino a fermarsi. L'aerogel manteneva le particelle al loro posto, preservandole. Quando la capsula di ritorno dei campioni è finalmente arrivata sulla Terra nel 2006, conteneva decine di migliaia di particelle, consentendo a ricercatori e membri del pubblico di studiare alcuni degli elementi costitutivi del nostro sistema solare.

Inventati più di sessant'anni prima, gli aerogel sono tra i materiali solidi più leggeri mai conosciuti. Sebbene possano essere costituiti da una varietà di composti chimici, quelli a base di silice sono i più comuni. Per realizzarne uno, si combina il biossido di silicio con un solvente, producendo un gel umido e poroso strutturalmente simile alla gelatina (ma non lasciarti ingannare, non è commestibile*). Quindi lo sottoponi a un processo chiamato essiccazione supercritica, in base al quale pressurizzi e riscaldi il gel in presenza di un fluido (ad esempio, anidride carbonica). Se eseguita correttamente, questa operazione rimuove il liquido dal gel e lo sostituisce con aria, senza danneggiare la struttura. La struttura solida ma a densità estremamente bassa del gel viene lasciata indietro, il che conferisce agli aerogel l'aspetto spettrale per cui sono famosi. Agli aerogel di silice sono stati dati soprannomi come "fumo congelato" e "nuvola solida" e, con una porosità compresa tra il 90 e il 99,8%, gli aerogel sono in realtà costituiti principalmente da aria. Questo non solo li rende super leggeri; significa anche che possono essere efficaci isolanti termici.

Ed è qui che gli aerogel di silice hanno trovato maggiore utilizzo quaggiù sulla Terra.

Rendere gli edifici più efficienti dal punto di vista energetico è una parte fondamentale della nostra transizione verso un futuro a basse emissioni di carbonio. La situazione attuale del settore non è buona. Secondo l’Agenzia internazionale per l’energia, il funzionamento degli edifici rappresenta uno sbalorditivo 30% del consumo energetico globale. E il Programma ambientale delle Nazioni Unite afferma che, anziché diminuire negli ultimi anni, questa percentuale è ancora in crescita; La domanda energetica degli edifici è aumentata di circa il 4% tra il 2020 e il 2021, l’aumento maggiore negli ultimi 10 anni.

Ciò è dovuto in parte alla crescita della popolazione urbana – più persone, più edifici – ma sembra anche essere stato influenzato dalla nostra ossessione per i grattacieli alti e rivestiti di vetro.

L'isolamento aiuta a migliorare le prestazioni termiche di un edificio. Fotografo: Sergio Flores/Bloomberg

La progettazione dell'involucro edilizio (il suo involucro esterno) e i materiali utilizzati per costruirlo hanno un enorme impatto sul consumo energetico finale dell'edificio. Le pareti, i pavimenti, i soffitti, le finestre, le scale, le porte, i vani ascensore e le coperture si combinano per dettare le prestazioni termiche dell'intera struttura. Ciò a sua volta definisce il costo che sarà richiesto per mantenere temperature interne confortevoli una volta che l’edificio sarà occupato**.

Aumentare le prestazioni termiche significa generalmente aumentare lo spessore dell’isolamento. Questo non è un problema per le pareti opache realizzate in cemento, legno o mattoni. Esistono innumerevoli materiali isolanti sul mercato, compresi quelli ricavati dai rifiuti e altri realizzati con l'aerogel.