Isole di calore: sembrano semplici blocchi di ceramica, ma questi cubi 3D hanno raffreddato di quasi 7 °C la temperatura circostante

Un cubo di argilla di appena 23 centimetri, riempito d’acqua, è riuscito ad abbassare di quasi 7 °C la temperatura misurata nelle sue immediate vicinanze durante un test in una calda mansarda della Technische Universität Graz, in Austria. Niente gas refrigeranti e nessun compressore: a fare il lavoro sono acqua, ceramica e una quantità quasi esagerata di piccoli pori. Da questi moduli i ricercatori hanno costruito anche una parete raffreddante di due metri per due, installata nel campus dell’università.

Il progetto, presentato dalla TU Graz, prende un principio vecchio di secoli – il raffreddamento evaporativo – e gli mette addosso una geometria possibile grazie alla stampa 3D. Quando l’acqua evapora assorbe calore dall’ambiente circostante. Qui la ceramica è progettata apposta per offrirle quanta più superficie possibile su cui farlo.

Un cubo pieno di curve per far evaporare più acqua

A guardarlo sembra quasi un oggetto decorativo: un blocco traforato attraversato da curve, cavità e passaggi. Quella forma, però, ha un compito molto pratico. I ricercatori utilizzano una geometria chiamata triply periodic minimal surface, o TPMS, che permette di ottenere una superficie interna molto ampia usando relativamente poco materiale.

I cubi vengono progettati digitalmente e stampati in una miscela a base di argilla. La cottura avviene a temperature relativamente basse, così da conservare una struttura fortemente porosa. Quando viene aggiunta l’acqua, la capillarità la fa risalire e distribuire dentro il materiale, un po’ come succede quando il bordo di un foglio assorbente tocca una pozzanghera. Solo che qui il percorso è stato disegnato al computer. Più ceramica bagnata entra in contatto con l’aria, maggiore diventa la superficie disponibile per l’evaporazione.

Il sistema nasce dal lavoro sviluppato allo ShapeLab dell’Istituto di Architettura e Media della TU Graz. Nel 2024 Kristijan Ristoski gli aveva dedicato la tesi magistrale Clay 3D Printed Triply Periodic Minimal Surface Structures for Energy Efficient Evaporative Cooling; oggi quei singoli moduli sono stati riuniti in una parete con un circuito d’acqua controllabile.

I funghi entrano nell’argilla e poi spariscono nel forno

La parte più curiosa arriva prima della cottura. Per aumentare ulteriormente la porosità, il gruppo sta sperimentando miscele contenenti micelio e trucioli di legno. Il fungo cresce dentro il materiale formando una rete di sottilissimi filamenti; poi il pezzo finisce nel forno.

A quel punto micelio e legno bruciano. Del fungo non rimane una parete vivente né qualche improbabile facciata da annaffiare: resta il suo calco, sotto forma di una trama di micro e macropori. Sono proprio questi minuscoli vuoti a facilitare la distribuzione dell’acqua all’interno della ceramica. È uno dei filoni su cui il gruppo lavora da anni, combinando argilla, micelio e stampa tridimensionale per modificare le proprietà dei materiali.

I ricercatori stanno provando anche materie prime meno convenzionali. Tra queste c’è il limo dragato dal lago di Neusiedl, tra Austria e Ungheria, un sedimento che deve essere periodicamente rimosso per rallentare l’interramento del lago e che potrebbe essere recuperato come materia prima per la stampa 3D anziché essere semplicemente smaltito.

Quei quasi 7 °C vanno letti nel posto giusto

Il numero destinato inevitabilmente a prendersi la scena è quello dei sette gradi. La misura, però, merita il suo metro intorno.

La TU Graz riferisce che, durante un test controllato in una mansarda molto calda, la temperatura nelle immediate vicinanze di un cubo riempito d’acqua è scesa di poco meno di 7 °C. I ricercatori riferiscono che l’effetto fosse percepibile anche nella stanza, ma il dato comunicato dall’università non equivale a una riduzione di sette gradi della temperatura di un intero ambiente, e ancora meno di una strada o di una piazza.

C’è anche un’altra cautela. La TU Graz presenta oggi un prototipo e un impianto dimostrativo; il lavoro alla base del sistema è documentato anche nella tesi magistrale di Ristoski. Nelle fonti universitarie disponibili sul progetto non sono ancora riportati dati completi sulle prestazioni della parete da due metri in condizioni urbane reali, né sui consumi d’acqua necessari per utilizzarla su larga scala. Il salto dal cubo che funziona in mansarda al quartiere che respira meglio, insomma, è ancora da fare.

Ed è un passaggio importante perché il raffreddamento evaporativo dipende dalle condizioni ambientali: funziona sfruttando l’evaporazione dell’acqua e ha quindi caratteristiche diverse a seconda di temperatura, ventilazione e umidità. Anche il prototipo della TU Graz, pur basandosi su un fenomeno fisico passivo, integra i moduli in un circuito d’acqua controllabile. Definirlo semplicemente una parete che raffredda “senza energia” sarebbe fare al progetto un favore che i suoi stessi dati, per ora, non chiedono.

Dove gli alberi fanno fatica a trovare posto

L’idea interessa soprattutto quegli spazi urbani dove infilare un nuovo albero richiede qualcosa di più della buona volontà: cortili, fermate, piazze molto mineralizzate, edifici, passaggi e aree di attesa. La stessa TU Graz cita abitazioni, uffici, scuole e spazi pubblici tra le possibili applicazioni e ha già costruito una parete dimostrativa di due metri per due nel Campus Neue Technik; un altro allestimento può essere visto al Museum der Wahrnehmung di Graz.

Questo non trasforma la ceramica in un sostituto degli alberi. Un recente lavoro coordinato dal Cnr-Ibe con Ispra ha simulato per Roma e Firenze riduzioni superiori a 4 °C nelle ore più calde attraverso combinazioni di verde, alberi e superfici capaci di trattenere meno calore. Le città hanno bisogno di interventi diversi, spesso nello stesso isolato.

La parete austriaca aggiunge un pezzo piuttosto concreto a quella cassetta degli attrezzi: argilla, acqua, geometria e perfino funghi che lavorano per qualche tempo e poi si fanno educatamente da parte nel forno. Ora tocca ai test su scala maggiore capire quanto fresco possa uscire davvero da tutti quei buchi.