Le difese costiere tradizionali stanno morendo. Il cemento, materiale edile d’elezione del secolo scorso, è una struttura rigida, soggetta a sgretolamento e incapace di interagire con l’ecosistema. Dove è stato utilizzato, si sono verificati problemi di stabilità, o se ne verificheranno in futuro. Occorre impiegare un materiale differente. Oppure servirsi di un’altra tecnologia, come ad esempio quella del biorock.
Se potessimo costruire barriere che non solo resistono al mare, ma crescono e si riparano grazie a esso, non ci troveremmo di fronte a una svolta di proporzioni rivoluzionarie? Una tecnologia di accrescimento minerale, meglio nota come biorock, potrebbe renderci capaci di farlo. La tecnica è stata inventata dall’architetto e scienziato (lui si definiva futurologo) Wolf Hilbertz e perfezionata dal biogeochimico Thomas J. Goreau, della Global Coral Reef Alliance. Essa può trasformare semplici strutture metalliche in un cemento naturale, più duro della roccia. Vediamo in che modo.
La chimica del processo: creare aragonite dal nulla
Il principio alla base del biorock è l’elettrolisi dell’acqua marina, processo che genera calcare. Applicando una corrente continua, a bassissimo voltaggio (generalmente, tra 1.2 e 6 Volt, dunque una tensione così bassa da essere impercettibile per la fauna che vive in mare) a una gabbia d’acciaio immersa sott’acqua, si innesca una reazione chimica straordinaria.
Catodo e anodo
In questo sistema, la struttura metallica della gabbia funge da catodo (polo negativo). L’anodo è l’altra metà del sistema elettrico. Si tratta di una griglia, o di una barra separata, solitamente posizionata a qualche metro di distanza dalla struttura principale. Non deve mai toccare il catodo, altrimenti si verificherebbe un cortocircuito. Sul catodo andiamo a costruire la reazione, mentre sull’anodo liberiamo quell’ossigeno che viene prodotto dalla scissione dell’acqua.
Il polo positivo subisce un’ossidazione estrema. Occorre dunque fare attenzione ai materiali che si impiegano: utilizzando il ferro, lo troveremmo dissolto dopo pochi giorni. Tipicamente, si usano materiali inerti, come per esempio il titanio rivestito di ossidi metallici misti o il platino.
La corrente generata sul catodo attira gli ioni minerali disciolti nell’oceano, che sono moltissimi. Il mare è infatti colmo di minerali, principalmente di calcio e magnesio. Questi elementi restano invisibili, e allo stato liquido, finché il pH si mantiene neutro. Non appena incontrano la nuvola, se così vogliamo definirla, di OH- generata dalla gabbia, cambiano stato fisico. Diventano solidi e precipitano sul metallo, incollandosi a esso.
La formula della reazione
L’energia catodica scinde le molecole d’acqua vicino alla superficie del metallo, liberando idrogeno e creando una zona locale alcalina, ad alto tasso di acidità pH. In questo ambiente, il calcio e il magnesio precipitano, formando uno strato solido di calcare secondo la reazione:
2H2O+2E- > H2(g)+2OH-
Spieghiamo la formula nei suoi passaggi:
- 2H20: questa è, semplicemente, l’acqua di mare. Si tratta dell’ingrediente base che circonda la nostra struttura.
- 2E- sono gli elettroni. Semplifichiamo. Non è che l’elettricità che inviamo tramite i cavi. Gli elettroni arrivano sulla rete metallica della gabbia e caricano elettricamente la sua superficie.
- H2(g) è l’idrogeno gassoso. Quando gli elettroni colpiscono l’acqua, la spezzano. Una parte dell’idrogeno se ne va, e lo fa sotto forma di bollicine. Se ci immergessimo vicino a un biorock attivo, vedremmo la struttura frizzare.
- 2OH- sono gli ioni Idrossido. Questo passaggio è fondamentale per creare le giuste condizioni. Tali ioni rimangono vicini al metallo e rendono l’acqua localmente molto basica, o alcalina, alzandone il pH.
La qualità della roccia: aragonite e calcite
Il fattore più importante per generare roccia di buona qualità è la velocità della corrente. Una corrente lenta favorisce la precipitazione dell’aragonite. Si tratta di un minerale densissimo, fino a tre volte più resistente rispetto al cemento standard. Una corrente veloce porta alla formazione di brucite, minerale più morbido e fragile, che si sfalda con facilità. La precisione del voltaggio garantisce che la struttura diventi una solida scogliera di pietra, capace di inglobare il metallo, proteggendolo dalla corrosione a lungo andare; potenzialmente per sempre.
Il biorock come energizzante della vita marina
Il biorock non è soltanto la struttura solida e tangibile che abbiamo descritto: si tratta anche di un vero e proprio acceleratore biologico. Gli scienziati hanno osservato che coralli e altri organismi calcificanti possono crescere su di esso con una velocità fino a 5 volte superiore rispetto a quella con cui si sviluppano sui substrati naturali presenti sotto la superficie del mare.
Perché i coralli crescono più veloci sul biorock?
La spiegazione della velocità di crescita e sviluppo di coralli e organismi calcificanti è puramente metabolica. Al fine di costruire il proprio scheletro, un corallo deve spendere una quantità enorme di energia, sotto forma di adenosina trifosfato, per pompare protoni fuori dalle proprie cellule e creare così un gradiente favorevole alla calcificazione. Sul biorock, è lo stesso campo elettrico a occuparsi di questo compito, evitando così all’organismo uno sforzo considerevole.
Risparmiando questa energia, il corallo può usarla per: crescere più velocemente; difendersi meglio dalle malattie e dallo stress termico, comunemente definito sbiancamento; riprodursi con maggiore successo. Questi tre aspetti, naturalmente, incidono molto sulla sua salute e, di conseguenza, sulla sua velocità di sviluppo e crescita.
Applicazioni mediterranee
Sebbene sia nato nei tropici, e a quelle latitudini abbia trovato le sue principali applicazioni, il biorock sta guadagnando spazio e popolarità anche nel Mediterraneo. Si tratta infatti di una tecnologia chiave per il ripristino della tipica Posidonia oceanica che ricopre il fondale di buona parte del mare nostrum. Queste strutture elettrificate consolidano il fondale sabbioso, offrendo un ancoraggio sicuro alle radici delle piante. Esse, altrimenti, verrebbero scalzate dall’erosione. Il biorock funziona altrettanto bene per stimolare la crescita dei banchi di ostriche, organismi fondamentali per il filtraggio dell’acqua.
L’autorigenerazione è la fine della manutenzione?
Uno dei vantaggi più sbalorditivi del biorock, rispetto al cemento, per esempio, è la sua capacità di auto-ripararsi. Questo concetto rivoluziona a fondo la gestione delle infrastrutture marine. Consente infatti di risparmiare impegno e denaro. L’impiego del cemento richiede un elevato impegno manutentivo. Quello della rete elettrificata origina barriere in grado di sostenersi da sole e rigenerarsi nel corso del tempo.
L’effetto cicatrizzante
L’elettricità non crea la roccia dal nulla. Essa si limita a cambiare le condizioni chimiche dell’acqua attorno al metallo, in modo che i minerali già presenti nel mare siano costretti a solidificarsi. Qualora una tempesta o l’impatto di un’ancora, per esempio, danneggiassero la scogliera, il metallo sottostante resterebbe inevitabilmente esposto all’azione dell’acqua del mare. In quel punto esatto, la resistenza elettrica diminuirebbe e la densità di corrente aumenterebbe automaticamente. Ciò accelererebbe immediatamente la precipitazione minerale, proprio in corrispondenza della crepa.
Il biorock ha la capacità di sanguinare calcare, per così dire, in prossimità della fenditura, finché la ferita non sia completamente rimarginata. In questo modo, salda la roccia in maniera naturale e continua. Per tutto il tempo nel quale l’energia scorrerà sulla gabbia, il sistema sarà in grado di autorigenerarsi e mantenersi funzionale e protettivo.
