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Un nuovo super ghiaccio si avvicina alla resistenza del cemento: la scoperta
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Un ghiaccio capace di resistere a una pressione dieci volte superiore a quella sopportata dal ghiaccio normale e di assorbire 70 volte più energia prima di rompersi. È il risultato ottenuto dai ricercatori dell’Università Ebraica di Gerusalemme con BioPykrete, un materiale sperimentale che combina ghiaccio, cellulosa vegetale e una proteina progettata in laboratorio.
Nei test, il nuovo materiale ha mostrato una resistenza alla compressione che si avvicina a quella del calcestruzzo. I ricercatori immaginano possibili applicazioni nelle regioni polari, dove trasportare materiali da costruzione tradizionali è difficile e costoso. Per ora, però, gli esperimenti riguardano piccoli campioni e la capacità del composto di conservare le proprie caratteristiche nel tempo deve ancora essere verificata.
L’idea di rinforzare il ghiaccio ha una storia piuttosto curiosa. Durante la Seconda guerra mondiale, i britannici studiarono un materiale chiamato Pykrete, composto da ghiaccio e polpa di legno. L’obiettivo era realizzare strutture galleggianti di grandi dimensioni, fino a ipotizzare una portaerei costruita con questo materiale. Il progetto fu abbandonato, ma dimostrò che l’aggiunta di fibre vegetali poteva modificare sensibilmente il comportamento meccanico del ghiaccio.
Il BioPykrete riprende quel principio utilizzando componenti molto più piccoli. Al posto della polpa di legno ci sono nanocristalli di cellulosa, minuscole strutture ricavate dalla sostanza che costituisce gran parte delle pareti cellulari delle piante. Durante il congelamento, questi elementi formano una rete tridimensionale che circonda porzioni microscopiche di ghiaccio.
Il secondo elemento è una proteina artificiale chiamata CBM3a-AFPIII, ottenuta combinando una componente che si lega alla cellulosa con una proteina capace di interagire con il ghiaccio. La prima mantiene il contatto con i nanocristalli vegetali, mentre la seconda favorisce l’adesione alla struttura ghiacciata.
Il risultato è una sorta di colla molecolare che tiene uniti i diversi componenti. Quando nel materiale si forma una piccola crepa, la rete di cellulosa ne ostacola la propagazione. In questo modo, invece di spezzarsi improvvisamente come accade al ghiaccio normale, il composto può deformarsi progressivamente e assorbire una quantità maggiore di energia prima della rottura.
Nei test di compressione condotti su campioni di circa 2 centimetri di diametro e un centimetro di altezza, il BioPykrete ha raggiunto una resistenza dieci volte superiore a quella del ghiaccio comune. L’energia assorbita prima del cedimento è risultata circa 70 volte maggiore.
Un particolare significativo riguarda proprio la proteina artificiale: rispetto a una miscela equivalente composta soltanto da ghiaccio e nanocristalli di cellulosa, la sua aggiunta ha raddoppiato sia la resistenza sia l’energia assorbita prima della rottura.
Il confronto con il calcestruzzo riguarda la resistenza alla compressione e non tutte le proprietà del materiale. Inoltre, le prove su piccoli campioni non dimostrano ancora che il BioPykrete possa sostenere i carichi di una struttura reale o conservarsi a lungo nelle condizioni di esercizio.