What if cracks in concrete could fix themselves? - Congrui Jin

Traduttore: Revisore: Agnese Giacomelli

Il calcestruzzo è il materiale edile più usato al mondo.

Concrete is the most widely used

construction material in the world.

It can be found in swathes of city pavements,

Si trova nei marciapiedi urbani,

bridges that span vast rivers,

nelle campate dei ponti che attraversano ampi fiumi

and the tallest skyscrapers on earth.

e nei grattacieli più alti del mondo.

But this sturdy substance

Ma questo robusto materiale ha un punto debole:

does have a weakness:

it’s prone to catastrophic cracking

tende a catastrofiche rotture

that costs tens of billions of dollars

to repair each year.

da riparare ogni anno.

But what if we could avoid that problem,

Ma se potessimo evitare il problema

by creating concrete that heals itself?

inventando un calcestruzzo che si ripara da solo?

This idea isn’t as far-fetched

Non è un'idea assurda

as it may seem.

come può sembrare.

It boils down to an understanding

Sta tutto nel capire

of how concrete forms,

come si fabbrica il calcestruzzo

and how to exploit that process

e come sfruttare il processo

to our benefit.

a nostro favore.

Concrete is a combination of coarse stone

Il calcestruzzo è una mescola di pietrisco

and sand particles, called aggregates,

e parti sabbiose, chiamate aggregati,

that mix with cement, a powdered blend

che si legano al cemento, una miscela in polvere

of clay and limestone.

di argilla e composti calcarei.

When water gets added to this mix,

Quando si aggiunge acqua alla miscela

the cement forms a paste and

il cemento forma una pasta e incorpora gli aggregati,

coats the aggregates, quickly hardening

indurendosi tramite l’idratazione, una reazione chimica rapida.

through a chemical reaction

called hydration.

Eventually, the resulting material

In seguito il materiale ottenuto

grows strong enough to prop up buildings

si rinforza abbastanza da sostenere un edificio

that climb hundreds of meters

che sale centinaia di metri

into the sky.

verso l’alto.

While people have been using

Sebbene esistano varie formule per il calcestruzzo

a variety of recipes to produce cement

for over 4,000 years,

da oltre 4000 anni,

concrete itself

esso ha una durabilità sorprendentemente breve.

has a surprisingly short lifespan.

After 20 to 30 years,

Dopo circa 20 o 30 anni,

natural processes like concrete shrinkage,

processi naturali come il ritiro del calcestruzzo,

excessive freezing and thawing,

eccessivi cicli di gelo e disgelo,

and heavy loads can trigger cracking.

e carichi pesanti possono originare delle crepe.

And it’s not just big breaks that count:

Non incidono solo le crepe grandi:

tiny cracks can be just as dangerous.

quelle piccole sono ugualmente gravi.

Concrete is often used

Il calcestruzzo serve spesso come sostegno secondario

as a secondary support

around steel reinforcements.

attorno alle armature in acciaio.

In this concrete, even small cracks

Qui anche minuscole crepe possono penetrare acqua, ossigeno,

can channel water, oxygen,

and carbon dioxide that corrode the steel

e anidride carbonica, che corrodono l’acciaio

and lead to disastrous collapse.

e provocando disastrosi crolli.

On structures like bridges and highways

Su ponti e autostrade soggette a un traffico intensivo

that are constantly in use,

detecting these problems

individuare queste criticità per prevenire una catastrofe

before they lead to catastrophe

becomes a huge and costly challenge.

può essere un compito costoso e difficile.

But not doing so

Ma non farlo

would also endanger thousands of lives.

minaccerebbe migliaia di vite.

Fortunately, we’re already experimenting

Per fortuna si stanno già testando

with ways this material

modi in cui il materiale possa ripararsi da solo.

could start fixing itself.

And some of these solutions

Alcune di queste soluzioni

are inspired by concrete’s

sono ispirate dal suo

natural self-healing mechanism.

sistema naturale di autoriparazione:

When water enters these tiny cracks,

quando l’acqua penetra nelle minuscole fessure,

it hydrates the concrete’s calcium oxide.

idrata gli ossidi di calcio presenti.

The resulting calcium hydroxide

L'idrossido di calce che si forma

reacts with carbon dioxide in the air,

reagisce con l’anidride carbonica presente nell’aria

starting a process called

iniziando un processo chiamato riparazione autogena,

autogenous healing, where

microscopic calcium carbonate crystals

in cui microscopici cristalli di carbonato di calcio

form and gradually fill the gap.

si formano gradualmente riempiendo la fessura.

Unfortunately, these crystals

Sfortunatamente questi cristalli

can only do so much, healing cracks

hanno il limite di riparare crepe inferiori a 0,3 mm.

that are less than 0.3mm wide.

Material scientists have figured out how

La scienza dei materiali ha scoperto come riparare crepe grandi il doppio

to heal cracks up to twice that size by

adding hidden glue into the concrete mix.

aggiungendo un collante alla pasta cementizia.

If we put adhesive-filled fibers

Se inseriamo fibre e tubi con prodotti adesivi alla mescola,

and tubes into the mixture,

they’ll snap open when a crack forms,

essi si apriranno non appena si forma una crepa

releasing their sticky contents

liberando il contenuto colloso

and sealing the gap.

e sigillando la fessura.

But adhesive chemicals often behave

Ma spesso i collanti chimici non reagiscono come il calcestruzzo

very differently from concrete,

and over time, these adhesives

e nel tempo questi ultimi

can lead to even worse cracks.

possono aggravare le crepe.

So perhaps the best way to heal

Perciò il miglior modo di riparare le crepe maggiori

large cracks is to give concrete

è fornire al calcestruzzo gli strumenti per autoripararsi.

the tools to help itself.

Scientists have discovered that

Gli scienziati hanno scoperto che alcuni funghi e batteri

some bacteria and fungi

can produce minerals,

producono minerali,

including the calcium carbonate

incluso il carbonato di calcio essenziale all’autoriparazione.

found in autogenous healing.

Experimental blends of concrete

Miscele di calcestruzzi sperimentali includono questi batteri e spore fungine

include these bacterial or fungal spores

alongside nutrients in their concrete mix,

insieme a sostanze nutritive

where they could lie dormant

così restano inattivi nella mescola per centinaia di anni.

for hundreds of years.

When cracks finally appear

Quando appare una crepa

and water trickles into the concrete,

e l’acqua percola nel calcestruzzo

the spores germinate, grow, and consume

le spore si attivano, crescono e consumano

the nutrient soup that surrounds them,

il nutriente brodo che le circonda

modifying their local environment

modificando l’ambiente circostante

to create the perfect conditions

per stabilire le condizioni perfette alla formazione di carbonato di calcio.

for calcium carbonate to grow.

These crystals gradually fill the gaps,

I suoi cristalli riempiono gradualmente le crepe

and after roughly three weeks,

e dopo circa tre settimane i microbi stakanovisti

the hard-working microbes

can completely repair cracks

riescono a riparare totalmente

up to almost 1mm wide.

crepe larghe fino 1 millimetro.

When the cracks seal,

Una volta sigillate

the bacteria or fungi will make spores

i batteri o i funghi producono le spore

and go dormant once more—

e si inattivano nuovamente,

ready to start a new cycle of self-healing

pronti a ricominciare un nuovo ciclo

when cracks form again.

quando le crepe si riformeranno.

Although this technique

Sebbene questa tecnica sia stata accuratamente studiata,

has been studied extensively,

we still have a ways to go

serve ancora tempo prima di adottarla

before incorporating it

in the global production of concrete.

nella filiera produttiva globale.

But, these spores have huge potential

Ma le spore offrono un enorme potenziale per rendere il calcestruzzo

to make concrete

more resilient and long-lasting—

più resiliente e durevole,

which could drastically reduce

riducendo radicalmente i costi produttivi

the financial and environmental cost

e l’impatto ambientale dell'industria del calcestruzzo.

of concrete production.

Eventually, these microorganisms

In futuro, questi microorganismi

may force us to reconsider

potrebbero farci riconsiderare il modo di progettare le città,

the way we think about our cities,

bringing our inanimate concrete jungles

infondendo vita alle nostre inanimate giungle di cemento.

to life.