Imitare la struttura dei termitai per mantenere freschi i nostri edifici

Gli esseri umani quando si tratta di costruire edifici sostenibili, hanno molto da imparare dalle termiti. Lo studio recente pubblicato su Science Advances spiega come alcune termiti africane durante l’anno nei loro termitai mantengano temperature fresche e stabili. La risposta sta nella parete, composta di pori minuscoli ma altamente connessi.
Gli architetti e i costruttori di oggi sono alla continua ricerca d’innovative migliori soluzioni per raffreddare gli edifici senza usare più energia. La crescente domanda di condizionatori d’aria, in effetti, è uno dei punti più critici del dibattito energetico odierno: è stato previsto che dieci nuove unità di condizionamento d’aria saranno vendute ogni secondo per i prossimi 30 anni.
Le persone poiché il pianeta si riscalda, avranno sempre più bisogno di costruire edifici sostenibili che non si affidano a grandi quantità di energia per il condizionamento dell’aria.
E’ qui che entrano in gioco le termiti (da non confondere con i loro lontani parenti, le formiche), sono insetti con strutture sociali basate su gerarchie con re, regine, operai e soldati: come gli esseri umani, questi cugini dello scarafaggio preferiscono costruire il proprio ambiente piuttosto che adattarvisi: ad esempio, alcune termiti, hanno imparato a padroneggiare l’agricoltura fungina sostenibile, aiuta a digerire il loro cibo.
E’ possibile trovare anche termiti che vivono in regioni aride ostili ai loro corpi, per contrastare questo duro ambiente (in alcuni casi per sostenere l’agricoltura fungina) costruiscono i famosi tumuli, o termitai, strutture sufficientemente fresche e umide, per questi motivi sono stati ampiamente studiati come esempi di efficace ventilazione e controllo della temperatura. Tuttavia, il modo esatto in cui sono costruiti è rimasto fino a poco tempo fa poco compreso.

Differenti specie di termitai, diversi meccanismi di costruzione 
Le termiti dedite all’agricoltura, quelle che coltivano i funghi, costruiscono termitai imponenti, sono ventilati da un complesso sistema di gallerie e aperture. Le gallerie regolano la ventilazione dei termitai allo stesso modo in cui i camini e le finestre funzionano in una casa umana: infatti, alcuni edifici sono stati ispirati dai termitai, come Eastgate Centre nello Zimbabwe, utilizza con successo il 90% di energia in meno rispetto a un edificio di dimensioni simili a quello adiacente.
Le altre specie di termiti costruiscono termitai che appaiono lisci e non hanno apparenti aperture. Nonostante ciò, la ventilazione rimane importante per queste termiti, fino a poco tempo fa non era chiaro come fossero in grado di mantenere l’aria in movimento intorno ai loro termitai per evitare di soffocare.

La struttura è la chiave per la ventilazione dei termitai
Il team di biologi, ingegneri e matematici in Francia e nel Regno Unito, ha deciso di indagare, hanno scoperto che i piccoli blocchi che compongono i termitai sono ottimizzati affinché questi processi avvengano in modo naturale ed efficace.
I ricercatori si sono concentrati su una specie non fungina, la termite per la raccolta dell’erba, hanno iniziato a scavare i termitai in Senegal e Guinea. E’ emerso che sono costituiti da particelle di terreno mescolate con acqua e saliva di termiti. Le pareti pur non avendo apparenti aperture, sono composte di pori di dimensioni micrometriche.
Il team di ricercatori dopo aver prelevato piccoli campioni dai termitai, li ha esaminati con un micro scanner a raggi X simile a quello utilizzato negli ospedali, ma in grado di scansionare con risoluzioni molto più dettagliate. Ciò ha rivelato che le termiti costruiscono pareti esterne che in realtà contengono sia piccoli pori sia una serie di pori leggermente più grandi e interconnessi. Infatti, circa il 99% dello spazio dei pori era collegato.
Utilizzando le scansioni a raggi X, sono stati in grado di costruire una versione digitale dei termitai, proprio come i mondi digitali che esistono nei giochi per computer. Hanno poi simulato le condizioni in cui vivono queste termiti: termitai asciutti in Senegal, più umidi in Guinea.
Hanno scoperto che il legame tra i grandi pori permette all’aria di percolare attraverso la parete esterna, allo stesso modo in cui il caffè è filtrato attraverso un filtro. E’ questa la chiave per la ventilazione e la regolazione delle temperature.
I pori dei termitai creando minuscoli passaggi di ventilazione gestiscono lo scambio di gas in modo simile a quello dei polmoni umani: quando una coppia di polmoni si sgonfia e si gonfia per azionare la ventilazione, in questi termitai l’aria è spinta dentro e fuori dalle differenze di temperatura tra l’interno del termitaio e il mondo esterno.
I ricercatori hanno detto:
«Non sappiamo ancora se le termiti creano questi pori, interconnessi seguendo semplici regole costruttive, o come conseguenza di vincoli fisici derivanti dal modo in cui i granuli che costituiscono la fase solida di un terreno sono compattati.
Le nostre ricerche suggeriscono che è la struttura, non il materiale utilizzato, a essere la chiave per la ventilazione, considerando soprattutto che i campioni di termitaio delle due regioni sono composti prevalentemente da materiali diversi, sabbia in Senegal e argilla in Guinea.
La sfida è ora quella di ricavare gli stessi principi di progettazione e di proporli in scala per l’uomo; nessuno vuole vivere in una copia esatta di un termitaio, ma imparare dalle termiti potrebbe comportare la creazione di sintetici nuovi materiali da costruzione con pori collegati.
E’ importante ricordare che l’ingegno umano ci permette non solo di copiare forme che si trovano in natura, ma di emulare il meccanismo attraverso il quale tali forme emergono».

Pino Silvestri

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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