L’installazione di barriere sommerse di nuova concezione rappresenta la risposta più avanzata che l’ingegneria marina possa fornire per proteggere i litorali dall’azione distruttiva del mare.
Le spiagge italiane affrontano una crisi strutturale legata all’erosione costiera, esacerbata dall’aumento delle mareggiate e dall’innalzamento del livello dei mari. Allo scopo di contrastare la perdita di metri di litorale, la transizione ecologica propone un cambio di paradigma: abbandonare il calcestruzzo a favore di barriere biomimetiche lungo le coste.
Queste infrastrutture impiegano l’uso di idrogel per ecosistemi marini e processi biologici di calcificazione. In tal maniera, possono ottenere una mitigazione dell’erosione del litorale per mezzo di biosistemi, garantendo la dissipazione passiva del moto ondoso e tutelando la biodiversità dei fondali.
L’erosione costiera e il fallimento delle barriere tradizionali
L’erosione delle coste sabbiose, lungo la penisola italiana, ha raggiunto livelli di elevata criticità. Essa sta minacciando sia gli equilibri ecologici sia le infrastrutture, turistiche ed economiche. Durante la stagione estiva, quando l’impatto antropico sulle spiagge tocca il suo apice, gli effetti dell’arretramento della linea di costa risultano visibili e si dimostrano più che mai impattanti.
Per decenni, la difesa dei litorali è stata affidata a opere rigide tradizionali, quali scogliere emerse in barriera viva, pannelli e palizzate in pietra oppure tetrapodi in calcestruzzo armato. Tuttavia, le analisi sul lungo periodo evidenziano i limiti e gli impatti negativi di questi argini, i quali forniscono una soluzione immediata, ma nessuna a medio e lungo termine. Tali barriere grigie bloccano infatti le correnti idrodinamiche naturali e deviano l’energia delle onde, finendo per spostare il problema dell’erosione sulle spiagge limitrofe, piuttosto che risolverlo.
In aggiunta, l’impatto visivo e l’alterazione dei fondali causano la distruzione degli habitat naturali e il declino della flora e della fauna sottomarine. Alla luce di ciò, l’ingegneria moderna si sta orientando verso soluzioni biomimetiche, capaci di interagire in modo dinamico, e integrato, con le forze marine.
Il concetto delle barriere sommerse in idrogel e la biomineralizzazione
La tecnologia delle barriere sommerse biomimetiche supera la concezione del blocco inerte e rigido, proponendo strutture modulari e flessibili realizzate con idrogel polimerici ecocompatibili tridimensionali. Come si evince dal nome, si tratta di un materiale ben più avanzato del calcestruzzo.
Calati sul fondale, questi moduli fungono da impalcatura temporanea progettata per accogliere e stimolare la colonizzazione di microrganismi e microalghe calcificanti. Invece di opporre una resistenza passiva e rigida alle correnti, la matrice polimerica sfrutta le dinamiche bio-chimiche naturali, promuovendo la precipitazione del carbonato di calcio e trasformando, gradualmente, nel corso di anni, una struttura soffice in un prisma minerale biocompatibile, integrato nel fondale.
Il funzionamento della calcificazione indotta
La formazione della struttura definitiva e colonizzata si basa sul fenomeno della biomineralizzazione, chiamata anche calcificazione indotta. Le microalghe che popolano le maglie dell’idrogel svolgono una costante attività fotosintetica nell’ambiente micro-spaziale del substrato, e questo processo biologico altera il pH dell’acqua presente nelle cavità dell’idrogel. Si creano così le condizioni chimiche ideali per far precipitare i sali minerali disciolti nell’acqua di mare.
La barriera non si degrada, ma aumenta la propria consistenza e massa nel tempo, in modo organico. Questa struttura può replicare i tassi di accrescimento tipici dei reef corallini naturali. Un’analisi dettagliata sui processi di precipitazione indotta su substrati polimerici, oltre che sulla loro azione di sviluppo all’interno di un bioma marino, è consultabile leggendo lo studio scientifico portato avanti dalla Facoltà di Medicina dell’Università di Bucarest.
La precipitazione del carbonato di calcio sui substrati polimerici
La dinamica chimica che governa la biomineralizzazione è guidata dall’assorbimento dell’anidride carbonica da parte delle microalghe, durante la fotosintesi. Questa reazione sta alla base di tutto. Tale sottrazione sposta l’equilibrio dei carbonati presenti nell’acqua di mare, incrementando la concentrazione di ioni carbonato a ridosso dell’idrogel. Gli ioni carbonato liberi reagiscono con gli ioni calcio naturalmente presenti nell’acqua di mare, innescando una precipitazione passiva del carbonato di calcio e dando il via alla solidificazione di una barriera naturale:
Ca2+ + CO2-3 > CaCO3 ↓
La formula matematica può apparire complessa, ma indica come i microcristalli di carbonato di calcio possano depositarsi all’interno della rete tridimensionale dell’idrogel. Con il proseguire del processo, la matrice originariamente morbida si trasforma in una struttura rocciosa biocompatibile, dotata di elevata resistenza meccanica contro le sollecitazioni del moto ondoso. Si tratta dunque di una barriera in grado di arginare il mare, ma senza opporsi rigidamente alla forza delle sue correnti.
La dissipazione passiva del moto ondoso tramite la porosità
Dal punto di vista idrodinamico, la barriera sommersa in idrogel calcificato si comporta in maniera peculiare: sfrutta un principio di attenuazione dell’energia ondosa basato su porosità e rugosità superficiali.
Mentre le barriere tradizionali in cemento riflettono l’onda, creando fenomeni di risacca e turbolenza alla base, la struttura biomimetica permette all’acqua di penetrare all’interno dei suoi micro-canali. L’energia cinetica dell’onda viene così dissipata progressivamente, per attrito e turbolenza microscopica. Questo meccanismo riduce l’altezza e la forza delle onde che raggiungono la riva, mantenendo comunque inalterato il flusso delle correnti e consentendo il naturale transito dei sedimenti sabbiosi.
Barriere sommerse e tecnologie di difesa costiera: una tabella comparativa
| Parametro di impatto | Scogliere in cemento tradizionali | Barriere sommerse biomimetiche |
| Impatto idrodinamico | Blocco totale delle correnti, con erosione sottorete. | Dissipazione cinetica e mantenimento dei flussi regolari. |
| Impronta di carbonio | Elevatissima, legata alla produzione, al trasporto e alla collocazione del cemento. | Negativa, la fissazione della CO2 tramite biomineralizzazione la annulla. |
| Impatto sulla biodiversità | Distruzione del bentos e barriera visiva artificiale. | Creazione di micro-habitat e ripopolamento ittico. |
| Capacità di adattamento | Statica, perché soggetta a fratture e degrado meccanico. | Dinamica, legata all’auto-riparazione tramite crescita algale. |
Come si intende leggendo lo specchietto, i vantaggi legati all’utilizzo delle barriere biomimetiche sono considerevoli, rispetto alle possibilità delle scogliere in cemento tradizionali.
Gli scenari futuri legati alle politiche di adattamento e i piani di finanziamento europei
L’impiego delle barriere sommerse biomimetiche si inserisce nel quadro delle direttive dell’Unione Europea per la gestione integrata delle zone costiere e la protezione degli ecosistemi marini. Le normative comunitarie incentivano fortemente l’adozione delle Nature-Based Solutions, a scapito delle opere di ingegneria grigia, ad alto impatto, come le barriere in calcestruzzo.
I comuni costieri e le regioni affacciate sul mare possono accedere ai fondi europei dedicati alla transizione ecologica e all’adattamento ai cambiamenti climatici. Questo finanziamento mira a garantire una protezione duratura del litorale, oltre che più sostenibile, riducendo la necessità di ricorrere a costosi e periodici interventi di ripascimento artificiale delle spiagge che si dovessero rendere necessari per consolidare e fortificare scogli e argini rigidi, come capita di frequente.
Il ripopolamento dei fondali e l’effetto rifugio per la fauna marina
Oltre alla protezione fisica dalla forza del mare, la barriera sommersa in idrogel costituisce un habitat idoneo per la flora e la fauna bentonica. La composizione minerale e la rugosità della struttura ne favoriscono la colonizzazione da parte di organismi incrostanti, molluschi, crostacei e specie vegetali che popolano i fondali e hanno bisogno di un sostegno cui ancorarsi. Il cemento liscio non è adatto a questa azione, perché resta scivoloso e non colonizzabile.
L’architettura porosa della barriera offre un riparo sicuro dai predatori e dalla violenza delle correnti estreme. Come afferma l’ISPRA, nel suo dossier sulle strutture sommerse per il ripopolamento ittico, la struttura assume la funzione di area di nursery per piccoli pesci e organismi giovanili, contrastando la perdita di biodiversità nei mari. Una scogliera, anche se dotata di superficie non liscia, non ha le cavità, gli anfratti e i rifugi che questi organismi amano per rintanarsi e potersi sviluppare al riparo dai numerosi pericoli che costellano il fondale del mare.
Prospettive per una transizione ecologica delle nostre spiagge
L’adozione delle barriere sommerse biomimetiche dimostra che la tutela del patrimonio costiero e il contrasto all’erosione non richiedono la cementificazione dei litorali. L’unione tra scienza dei materiali e biologia marina permette di trasformare le opere di difesa in risorse per la rigenerazione degli ecosistemi sottomarini, piuttosto che in infrastrutture impattanti e dannose, che enfatizzano ancor di più l’antropocentrismo e le problematiche ambientali di cui l’uomo si è reso responsabile.
Quali sono i tratti delle coste italiane che ritieni prioritari per l’applicazione di queste tecnologie di ingegneria biomimetica? Dove installeresti simili infrastrutture? Partecipa alla discussione lasciando un commento all’articolo e iscriviti alla newsletter ufficiale di Rigeneriamo il Territorio; resterai aggiornato, o aggiornata, sui progetti dedicati alla tutela del mare e alla sostenibilità ambientale.
