L’idea del biomattone realizzato con l’urina è stata messa a punto da un team di scienziati del Dipartimento di ingegneria civile presso l’Università di Città del Capo, Sud Africa, che hanno collaborato con i colleghi dell’Istituto di ingegneria ambientale dell’ETH di Zurigo, Svizzera. I ricercatori, guidati dalla dottoressa Suzanne Lambert, li hanno prodotti attraverso un processo simile a quello che in natura porta alla formazione delle conchiglie.
La tecnologia di produzione è chiamata precipitazione dei carbonati microbica: alla base del processo ci sono alcuni microorganismi dal nome batteri Sporosarcina pasteurii in grado di sintetizzare il carbonato di calcio – quello presente nel sale da cucina e nel calcare, per intenderci – a partire da composti quali l’urea (presente nell’urina) e il cloruro di calcio.
L’alternativa green al cemento
Precipitazione batterica di carbonato di calcio: un reazione biochimica naturale, che sfrutta l’azione di microrganismi per far precipitare il composto chimico noto comunemente come calce (o calcite), usato già da molto tempo nel campo edilizio. Del resto, la tecnica del biomattone è già usata in alcuni contesti come alternativa green al cemento.
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La novità assoluta, che nessuno aveva mai pensato prima, è di generare calce dall’urina umana. Questo è possibile perché alcuni batteri sono in grado di scindere l’urea, principale composto dell’urina, grazie all’azione dell’enzima ureasi, reazione che porta contemporaneamente alla produzione di carbonato di calcio (calce). Il processo, e qui è l’innovazione, è in grado di cementare la sabbia, anche formando dei veri e propri mattoni classici, a forma di parallelepipedo.
La ricerca è totalmente su scala laboratorio, ma se fosse industrializzabile sarebbe un’ottima notizia per l’ambiente, in quanto i mattoni così costruiti sono interamente di natura biologica e per giunta realizzati a temperatura ambiente, contrariamente a quelli in commercio, prodotti tramite cottura in forni a temperature intorno a 1400°C, con emissioni ingenti di anidride carbonica.
La procedura per fare il biomattone di pipì
La procedura prevede il riempimento di alcuni stampi con sabbia, i suddetti batteri e una soluzione di urina e brodo nutriente. I microorganismi usano l’enzima ureasi di cui sono provvisti per degradare l’urea contenuta nella pipì e rilasciare in ioni di carbonato. Attraverso una reazione chimica complessa, gli ioni di carbonato si combinano con gli ioni di calcio in eccesso e formano il carbonato di calcio. La sabbia e il sale cementano il tutto nella forma dello stampo a temperatura ambiente, senza bisogno della dispendiosa (per l’ambiente) fase di cottura, come avviene con i mattoni tradizionali.
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La robustezza del prodotto finale, spiega Dyllon Randall, docente di ingegneria nonché supervisore della Lambert e coautore del lavoro, dipenderà solo dalle esigenze del cliente. La tecnica, infatti, appare modellabile “Se un cliente desidera un mattone più resistente di uno con calcare al 40%, si possono lasciare agire i batteri più a lungo, in modo da rafforzare il solido”.
Chimicamente parlando, l’urina è oro liquido, secondo Randall. Rappresenta meno dell’1% delle acque reflue domestiche (in volume) ma contiene l’80% dell’azoto, il 56% del fosforo e il 63% del potassio di queste acque reflue.
Inoltre circa il 97% del fosforo presente nelle urine può essere convertito in fosfato di calcio, l’ingrediente chiave dei fertilizzanti che sostengono l’agricoltura commerciale in tutto il mondo. Questo dato è di particolare importanza perché le riserve di fosfato naturale al mondo si stanno esaurendo (in Europa il fosforo è infatti considerato materia prima critica, a rischio approvvigionamento).
“Chiaramente è tutto da ottimizzare, per esempio la questione logistica, in particolare la raccolta delle urine e il loro trasporto. Attualmente si sta pensando di usare come riserva gli orinatori maschili. Questo progetto è stato una parte importante della mia vita nell’ultimo anno e mezzo – ha commentato la Lambert – e vedo un grande potenziale di applicazione del processo nel mondo reale”.
