Nei cantieri la terra scavata ha spesso un destino già scritto: viene rimossa, caricata sui camion, portata altrove e trattata come un peso. Succede quando si preparano fondazioni, piani interrati, parcheggi sotterranei, nuove infrastrutture. Montagne di materiale che escono dal suolo e diventano un problema logistico prima ancora che ambientale. Eppure proprio quella terra, mescolata con una sostanza ricavata dalle alghe e usata anche nell’industria alimentare, potrebbe trasformarsi in un materiale per case stampate in 3D.
Un gruppo di ricerca guidato dall’Università del Colorado Boulder ha studiato una miscela composta da argilla, sabbia e alginato di sodio, un biopolimero estratto dalle alghe. Il risultato è un impasto più facile da spingere attraverso l’ugello di una stampante 3D, più stabile durante la deposizione e più resistente rispetto alla terra priva di additivo. La ricerca, pubblicata su Nature Communications, parte da una domanda molto concreta: come rendere la terra un materiale da costruzione digitale senza snaturarla, senza riempirla di cemento, senza trasformarla nell’ennesimo prodotto industriale mascherato da soluzione verde.
La lezione arriva da termiti, vespe e vermi marini
La pista seguita dai ricercatori viene da molto prima delle stampanti 3D. Termiti, vespe e alcuni vermi marini costruiscono strutture complesse con materiali poveri e vicini: suolo, particelle minerali, secrezioni biologiche. Le termiti innalzano grandi cumuli di terra, le vespe modellano nidi leggeri e resistenti, gli honeycomb worms assemblano piccole architetture costiere simili a scogliere. Nessuno di questi animali usa cemento. Il legante arriva da molecole biologiche, spesso presenti nella saliva o in secrezioni naturali, capaci di tenere insieme argilla e granuli minerali.
Da qui nasce il lavoro coordinato da Wil Srubar, docente del Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e architettonica dell’ateneo del Colorado. L’idea era capire con strumenti scientifici quello che la costruzione in terra fa da millenni, spesso per esperienza, tentativi, tradizioni locali. La terra cruda appartiene alla storia dell’abitare umano, dall’adobe ai muri in terra battuta. La novità sta nel portarla dentro un processo di stampa 3D con terra, dove ogni impasto deve rispettare condizioni molto precise: uscire in modo regolare dall’ugello, mantenere la forma, reggere il peso degli strati successivi, asciugare con meno crepe possibili.
Il gruppo ha messo alla prova cinque biopolimeri. Tre provengono dai legumi: gomma di guar, farina di semi di carrube e gomma di cassia, sostanze note anche come addensanti e stabilizzanti alimentari. A queste si sono aggiunte la gomma xantana, ottenuta dalla fermentazione degli zuccheri, e l’alginato di sodio, estratto dalle alghe e usato anche per dare consistenza cremosa ad alcuni alimenti, gelati compresi. Una parentela curiosa, certo, però il punto tecnico è un altro: ogni biopolimero cambia in modo diverso il comportamento della miscela di argilla e sabbia.
Alcuni leganti tengono insieme le particelle con troppa forza. La farina di semi di carrube, per esempio, crea una rete più compatta, utile per la resistenza, scomoda quando l’impasto deve passare in modo fluido dentro una stampante. L’alginato di sodio si comporta in modo diverso. Agisce sulle cariche elettriche delle particelle di argilla, le fa respingere tra loro e mantiene la miscela più stabile, senza renderla troppo dura da estrudere. Una correzione microscopica che, nella pratica, decide se il materiale scorre oppure si blocca.
La sabbia conta più del previsto
In molte miscele da costruzione la sabbia viene trattata come massa, volume, riempitivo. In questo studio cambia ruolo. La sua superficie, con le sue cariche elettriche, influenza il modo in cui i biopolimeri si legano alle particelle e il modo in cui l’intero impasto reagisce durante la stampa. La sabbia diventa quindi una leva di progettazione, una variabile da dosare e leggere con attenzione, non un ingrediente messo lì solo per fare corpo.
La formulazione migliore è arrivata con una quantità minima di alginato di sodio: appena lo 0,12% aggiunto a terra naturale prelevata da una cava di granito vicino a Golden, in Colorado, una cittadina ai piedi delle Montagne Rocciose. Con quella dose molto bassa, la miscela ha retto fino al 25% di pressione in più rispetto alla terra non trattata ed è stata stampata il 33% più velocemente. Anche il ritiro durante l’essiccazione si è ridotto di circa tre quarti. Per una parete in terra questo dettaglio pesa parecchio, perché meno ritiro significa meno fessure, meno deformazioni e una struttura più affidabile mentre asciuga.
Per testare la lavorabilità del materiale, i ricercatori hanno stampato una parete spessa circa 8 millimetri, inclinata verso l’esterno con angoli molto spinti. La struttura è rimasta in piedi anche con una pendenza di 60 gradi, più accentuata di quella della Torre di Pisa. Il lavoro riguarda soprattutto la stampabilità, quindi la capacità del materiale di essere usato in un processo additivo controllato. Da qui potranno partire test più estesi su durata, resistenza agli agenti atmosferici, comportamento nel tempo e adattamento a terre diverse.
La ricerca dialoga anche con esperienze architettoniche già visibili fuori dal laboratorio. Alla Biennale Architettura di Venezia 2026, l’installazione Earthen Rituals ha mostrato strutture realizzate con materiali terrosi stampati in 3D, sviluppate da Lola Ben-Alon e dal Natural Materials Lab. Un contesto espositivo, certo, con tutta la distanza che separa un’installazione da un edificio abitato. Però il passaggio è interessante: la terra stampata in 3D sta entrando nel lessico della progettazione, non resta confinata al prototipo chiuso in laboratorio.
Quando lo scarto resta nel cantiere
La forza ambientale di questa ricerca sta nel materiale di partenza. Argilla e sabbia sono tra le risorse più diffuse sul pianeta. La terra di scavo, invece, è una presenza costante nei cantieri e spesso diventa un rifiuto da gestire. Secondo la Commissione europea, i rifiuti da costruzione e demolizione rappresentano oltre un terzo di tutti i rifiuti prodotti nell’Unione europea. Dentro questo enorme flusso rientrano anche terre e rocce da scavo, materiali pesanti, ingombranti, costosi da movimentare.
Il Joint Research Centre della Commissione europea ha stimato che terre da scavo e fanghi di dragaggio pesavano per il 23% dei rifiuti totali dell’Unione nel 2020. Una quota enorme. Ogni metro cubo riutilizzato in sito significa meno camion, meno conferimenti, meno materia vergine da estrarre e trasportare. Per questo la miscela studiata in Colorado interessa oltre il laboratorio: offre una possibile strada per far rimanere una parte della terra dove già si trova, trasformandola da problema a risorsa.
Samuel Armistead, ricercatore nello stesso dipartimento, ha sottolineato proprio questo aspetto: la possibilità di riutilizzare la terra di scarto direttamente sul posto e ridurre l’impronta ambientale delle costruzioni. In un settore ancora molto legato a materiali energivori, dal cemento all’acciaio, anche una soluzione parziale può aprire spazio. La stampa 3D con terra e alghe non sostituisce da sola l’edilizia convenzionale, però può entrare in alcune applicazioni, soprattutto dove il materiale locale ha caratteristiche adatte e dove il progetto consente l’uso di componenti in terra.
Le pareti in terra, inoltre, hanno qualità che l’edilizia contemporanea sta tornando a guardare con interesse. Possono contribuire a regolare l’umidità interna, assorbire alcuni inquinanti presenti nell’aria e funzionare come massa termica, aiutando gli ambienti a restare più freschi durante l’estate e più stabili nei mesi freddi. Sono proprietà note da tempo nelle architetture in terra cruda, qui rilette con un processo più controllabile e replicabile.
La prudenza resta necessaria. Una miscela che funziona in laboratorio e in prototipi stampati deve ancora dimostrare molto prima di diventare materiale edilizio diffuso: resistenza nel tempo, comportamento con climi diversi, norme tecniche, sicurezza, manutenzione, costi reali, compatibilità con le pratiche di cantiere. Però il segnale è netto. Invece di trattare la terra come un avanzo da portare via, la ricerca prova a darle una seconda funzione, usando una dose minima di biopolimero naturale per renderla più precisa, più docile, più adatta alla costruzione digitale.
Fonte: Nature – CU Boulder
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Ilaria Rosella Pagliaro
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