La plastica che oggi gettiamo nel cestino del riciclo potrebbe diventare il materiale strutturale delle abitazioni del domani. Un team di ingegneri del MIT sta sperimentando la stampa 3D di elementi costruttivi a partire da plastica riciclata, offrendo alternative leggere, modulari e più sostenibili rispetto ai tradizionali telai in legno.
Travi e strutture portanti stampate in 3D
Nel loro studio pubblicato negli atti del Solid FreeForm Fabrication Symposium, i ricercatori del MIT hanno presentato un sistema di travi per pavimenti stampate in 3D utilizzando plastica riciclata. Tradizionalmente, le travi per pavimenti sono realizzate in legno e collegate tramite piastre metalliche, formando una struttura simile a una scala con montanti diagonali che sostiene pannelli di compensato.
Il team ha stampato quattro travi lunghe in plastica riciclata e le ha assemblate in un telaio con pannelli di compensato, testando la capacità portante della struttura. Il pavimento ha resistito a oltre 1.800 kg, superando gli standard fissati dal U.S. Department of Housing and Urban Development. Ogni trave pesa circa 6 kg, molto meno di una trave equivalente in legno, e può essere stampata in meno di 13 minuti su stampanti industriali di grandi dimensioni. Oltre alle travi per pavimenti, il gruppo sta sviluppando altri elementi strutturali, puntando a creare l’intero telaio di una casa di dimensioni contenute.
Secondo AJ Perez, docente al MIT e ricercatore nel MIT Office of Innovation, “Entro il 2050 servono circa un miliardo di nuove abitazioni. Se le costruissimo tutte in legno, sarebbe necessario abbattere tre volte l’equivalente della foresta amazzonica. Il nostro obiettivo è riciclare plastica sporca in prodotti edilizi più leggeri, durevoli e sostenibili”.
Stampare case con plastica sporca
Il progetto MIT HAUS, avviato nel 2019 da Perez e dal professor David Hardt, mira a produrre abitazioni a partire da polimeri riciclati utilizzando la stampa 3D su larga scala, una tecnologia che permette di costruire strutture complesse strato dopo strato in tempi relativamente brevi.
Finora, molte iniziative di stampa 3D su larga scala si sono concentrate su case in cemento o argilla, materiali con un impatto ambientale significativo. Il gruppo del MIT è tra i primi a considerare la stampa di elementi portanti, come fondazioni, travi, scale, tetti e montanti, utilizzando plastica riciclata “sporca”, senza necessità di pulizia preventiva. L’idea è che bottiglie e contenitori usati possano essere triturati, trasformati in pellet e poi stampati come componenti strutturali leggeri ma robusti. Gli elementi sarebbero trasportabili con mezzi piccoli, come pickup, riducendo i costi e l’impatto logistico.
Perez spiega: “Stiamo iniziando a capire come trattare e stampare plastica realmente sporca. La domanda principale è: a cosa può servire questa plastica indesiderata e come possiamo usarla così com’è?”
Dalla simulazione alla resistenza reale
Per sviluppare le travi, il team ha progettato modelli con un elevato rapporto rigidità-peso, in grado di sostenere carichi significativi senza flettersi eccessivamente. Diversi design sono stati simulati al computer e testati virtualmente, individuando quello più promettente: una versione della classica trave a scala in legno, con rinforzi nei nodi in cui i montanti diagonali incontrano il telaio principale.
Le travi sono state stampate nel Bates Research and Engineering Center del MIT, usando una stampante industriale in grado di produrre fino a 36 kg di materiale all’ora. I ricercatori hanno impiegato pellet compositi di polimeri PET riciclati e fibre di vetro, che ne migliorano resistenza e stampabilità. Ogni trave misura circa 2,4 metri di lunghezza, 30 cm di altezza e 2,5 cm di spessore, e la stampa richiede circa 13 minuti.
Il test finale ha visto le travi assemblate in configurazione parallela e fissate a un pannello di compensato. Il sistema ha sostenuto carichi crescenti fino a 1.800 kg senza cedimenti, superando gli standard statunitensi di deflessione per i pavimenti. Solo oltre i 1.800 kg le travi hanno iniziato a cedere.
Il passo successivo sarà testare plastica più “sporca”, come bottiglie di soda con residui di liquido, per verificare come le impurità influenzino la qualità del prodotto finale. Perez immagina micro-fabbriche vicino ai grandi accumuli di plastica, dove il materiale verrebbe triturato e stampato direttamente in componenti edilizi, leggeri e facili da trasportare verso le zone con maggiore necessità abitativa. “L’idea è di portare i container vicino a dove si sa che ci sarà molta plastica, come accanto a uno stadio di calcio. […] Si potrebbero stampare componenti per interi edifici che sarebbero abbastanza leggeri da essere trasportati su un motorino o un pick-up nei punti in cui le case sono più necessarie“.
