TECLA. Siamo pronti a tornare alle case di terra?

Mario Cucinella Architects e WASP pensano che sia ora possibile pensare a edifici nuovi e più sostenibili, costruiti abbinando la terra e la tecnologia di stampa 3D. E il primo prototipo di TECLA (the tech-clay habitat) è già realtà.

Redazionale a cura di SOS – School of Sustainability

L’industria del cemento, le cui emissioni di CO2 sono equivalenti all’8% delle emissioni globali, è un settore altamente inquinante e, allo stesso tempo, produce enormi quantità di rifiuti. Il passaggio alla stampa 3D in cemento, che sta rivoluzionando l’industria delle costruzioni, minaccia di inasprire il problema, velocizzando e facilitando ulteriormente i processi costruttivi. In questo contesto, è possibile pensare ad una soluzione più sostenibile che permetta all’uomo di continuare a costruire -per dare un tetto agli 83 milioni di persone che si aggiungono alla popolazione mondiale ogni anno- senza distruggere il pianeta?

I blocchi in terra e la terra battuta sono importanti materiali costruttivi vernacolari, da sempre utilizzati in tutto il mondo e hanno il potenziale di ridurre drasticamente la nostra impronta sul pianeta, soprattutto quando si ragiona in un approccio “cradle to cradle”. Tuttavia, la terra, soprattutto se non battuta, non è, per ovvie ragioni, solida e durevole quanto il cemento e, per di più, molti regolamenti non comprendono l’utilizzo di questo materiale. Quindi, non sembra sorprendere che il cemento non abbia ancora grossi rivali come materiale da costruzione e da stampa.

Nonostante ciò, una squadra interamente italiana, guidata da Mario Cucinella Architects e WASP, ha immaginato un modo totalmente nuovo di costruire, che si basa sull’utilizzo di terra e materiali naturali, per ottenere edifici che sono adattabili al clima e al contesto per cui sono pensati. TECLA, definita come un nuovo modello di habitat, non rappresenta quindi solo un’innovazione architettonica, poiché mette in discussione il modello di casa ripetitiva ed uguale a sé stessa, ma è prima di tutto il risultato di una solida fase di ricerca. Il team, che includeva ricercatori, chimici ed ingegneri strutturisti, ha lavorato gomito a gomito per oltre un anno per trasformare il terreno in un materiale resistente e durevole ma anche sostenibile, riportando il materiale al centro del dibattito generale.

Se le miscele di terra utilizzate nelle costruzioni tradizionali erano costituite in maniera empirica, oggi è possibile valutarne la composizione ed ottimizzarne così i componenti. Il mix design, le cui componenti principali sono terreno locale, paglia, lolla di riso, calce e acqua, deve essere facile da estrudere attraverso un ugello per costruire i componenti strutturali strato su strato. Le proprietà più importanti sono certamente l’estrudibilità e la costruibilità (con l’obiettivo di costruire componenti strutturali senza casseforme). Queste proprietà sono molto condizionate dalle proporzioni dei componenti della miscela, soprattutto da quella dell’acqua. Per cui, la ricerca puntava essenzialmente a massimizzare la resistenza meccanica dell’impasto, ma mantenendolo facile da estrudere (quindi abbastanza fluido). Aggiungendo gradualmente alla terra locale acqua e additivi, in quantità variabili a seconda della natura della terra stessa, e grazie alla produzione di una serie di campioni da parte di WASP, poi analizzati nei laboratori di Mapei (azienda leader nei materiali chimici per edilizia e parte del Team per l’analisi della terra cruda e lo sviluppo di un/una particolare mix-design/la miscela), il mix design ha potuto finalmente soddisfare gli standard prestazionali indicati da Milan Ingegneria.

Il risultato del processo è un materiale da costruzione che, per quanto ottimizzato, ha ancora tutte le limitazioni del materiale terra (cioè pochissima resistenza a flessione). La maggior parte dei prototipi stampati in 3D prodotti fino ad ora, si limitano a semplici muri verticali (una forma che non crea troppi problemi strutturali). Questi muri devono poi essere accoppiati con una struttura esterna ed una copertura orizzontale di altro materiale. Tuttavia, uno degli obiettivi che il team si era prefissato dall’inizio era quello di sfidare questa visione, troppo rigida, per dare, tra le altre cose, piena espressione alle potenzialità espressive della tecnologia. Inoltre, riducendo la presenza di altri materiali in cantiere, la costruzione può essere interamente stampata in loco (con l’unica eccezione degli infissi), velocizzando moltissimo i lavori e riducendo la probabilità di errori risultanti dall’accoppiamento di elementi diversi. Per questo, la struttura è stata da subito pensata per resistere a compressione per forma. Mentre alcune considerazioni iniziali si sono basate su una serie di esperimenti empirici (stampe di prova a scala ridotta, essenzialmente), si è rivelato presto necessario il passaggio a simulazioni più attendibili e in grado di tenere in considerazione le proprietà specifiche del materiale e, allo stesso tempo, anche carichi sismici ed accidentali. La forma finale è il risultato della combinazione di tre moduli singolarmente autoportanti: due cupole ed una sella. Inoltre, vale la pena evidenziare come non è solo la struttura completata che deve reggersi per forma, ma anche tutte quelle intermedie che si creano man mano che la stampante posa uno strato sull’altro.

Ma la sfida qui non era solo costruire un singolo prototipo. Dato che le proprietà del terreno cambiano da posto a posto e, data l’ambizione di TECLA di essere esportata potenzialmente ovunque, uno potrebbe chiedersi cosa succede se si decide di cambiare luogo di costruzione. Per permettere la completa esportabilità del concept, il processo appena descritto è attualmente in una fase di parametrizzazione, il che permetterà, una volta nota la posizione e prelevati i campioni, che le quantità di additivi ed acqua vengano calcolate automaticamente per soddisfare direttamente i requisiti di performance richiesti.

Nonostante una simile e profonda rivoluzione del nostro modo di costruire non potrà compiersi dall’oggi al domani, il primo seme di un possibile dubbio è stato piantato. Il primo prototipo di TECLA, costruito con sole 200 ore di stampa, si erge a mettere in discussione la supremazia del cemento e a fare strada al possibile ritorno di uno dei più antichi e sostenibili materiali da costruzione. In un mondo che si trova ora ad affrontare sfide senza precedenti, l’umanità sarà pronta ad abbracciare un nuovo (ma profondamente ancestrale) modo di vivere in armonia con il pianeta?

Scopri di più su TECLA

Un progetto di Mario Cucinella Architects e WASP

• Mario Cucinella Architects: Progetto architettonico e project management
• WASP: Ingegnerizzazione e costruzione attraverso stampa 3D

In collaborazione con:

• SOS – School of Sustainability: Research partner
• Mapei: Consulenza e fornitura dei materiali
• Milan Ingegneria: Consulenza strutturale
• Capoferri: Produzione ed ingegnerizzazione infissi
• RiceHouse: Consulenza e fornitura di bio-materiali
• Frassinago: Progettazione paesaggistica
• Lucifero’s: Progettazione illuminazione
• Ariatta: Consulente in materia di energia e comfort
• Imola Legno: Fornitura e consulenza soluzioni in legni
• Primat • Terracruda®: Fornitura pavimento terra cruda
• Cefla: Fornitura soluzioni elettriche
• Avv. Chiara Micera, Studio Legale Micera: Assistenza Legale

Con il patrocinio di:

• Comune di Massa Lombarda

Sponsorizzato da:

• Ter Costruzioni