Piattaforma per acqua, gas e calore
Gli intonaci e le malte per facciate hanno formulazioni complesse. I componenti principali delle formulazioni minerali sono solitamente sabbia e leganti come cemento, gesso o calce. I più moderni intonaci pastosi sono spesso arricchiti con biocidi per ridurre la crescita di funghi e alghe sulla facciata. Questo non è un problema finché c'è il sole. Ma quando piove e il vento preme l'acqua piovana contro il muro della casa, può diventare un problema. Questo perché i componenti della formula degli intonaci di facciata vengono dilavati dalla pioggia e finiscono nel sistema fognario, nel terreno e, nel peggiore dei casi, persino nelle falde acquifere con il deflusso dell'acqua piovana. I ricercatori del Fraunhofer IBP hanno sviluppato un modello matematico che consente di prevedere con precisione quali sostanze vengono dilavate dall'intonaco di facciata quando piove.
Dott. Pablo Alberto Vega Garcia, esperto di chimica ecologica e microbiologia presso il dipartimento Ambiente, Igiene e Tecnologia dei Sensori del Fraunhofer IBP, afferma: "I rischi ambientali posti dal dilavamento dell'acqua piovana da intonaci e malte hanno suscitato un crescente interesse negli ultimi anni. Gli intonaci minerali contengono metalli pesanti inorganici come cromo, vanadio e piombo, mentre gli intonaci in pasta contengono biocidi. Il nostro modello termodinamico fornisce informazioni sulla concentrazione di sostanze nell'acqua piovana. Poiché i dati meteorologici della regione e la ricetta del rispettivo materiale da costruzione sono inclusi nel calcolo, il modello è molto dettagliato e significativo". Per la prima volta, i proprietari di edifici o gli studi di architettura hanno la possibilità di valutare la compatibilità ambientale dei materiali da costruzione per le facciate in questione già durante la fase di progettazione. I produttori di intonaci e malte possono utilizzare il modello per sviluppare prodotti particolarmente ecologici.
Il Fraunhofer IBP ha collaborato al progetto con diversi partner, tra cui l'Università Tecnica di Monaco, l'Università RWTH di Aquisgrana, l'Associazione per i sistemi di isolamento, intonaci e malte (VDPM), nonché partner industriali e produttori di materiali da costruzione per facciate.
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Per oltre dieci anni, gli esperti del Fraunhofer IBP del sito di Holzkirchen hanno studiato i processi chimici, fisici e cinetici coinvolti nella lisciviazione degli inquinanti in prove all'aperto. A tal fine, hanno esposto alle intemperie campioni con diverse formulazioni di intonaco e malta per 18 mesi alla volta. Dopo ogni evento di pioggia, l'acqua di ruscellamento è stata analizzata in laboratorio alla ricerca di sostanze rilevanti e ne è stata determinata la concentrazione. Sono stati presi in considerazione anche i dati meteorologici, come la quantità e la durata della pioggia, la forza e la direzione del vento e la temperatura. È stata presa in considerazione anche la radiazione solare. Inoltre, sono stati effettuati test di laboratorio sulla lisciviazione in condizioni definite. Ne è scaturito un database completo con registrazioni di dati sulla concentrazione delle sostanze lisciviate, sulle condizioni meteorologiche e sugli ingredienti dei campioni analizzati. Le informazioni sugli ingredienti sono state fornite dai produttori.
"Con questi dati abbiamo sviluppato un modello termodinamico a tre livelli", spiega Vega Garcia. "Nel primo livello, abbiamo misurato la quantità di acqua piovana che defluisce dalla facciata. Poiché in caso di pioggia intensa solo una parte dell'acqua scorre via dalla facciata sotto forma di pellicola, un'altra parte dell'acqua rimbalza sul muro e un'altra ancora viene assorbita dalla facciata, questa distinzione è importante per ottenere risultati accurati". Anche in questo caso si tiene conto dei dati meteorologici e delle proprietà dei materiali. Nella fase 2, vengono misurate e quantificate le concentrazioni di metalli pesanti nell'acqua di dilavamento per ciascun campione. A causa delle loro elevate concentrazioni, il vanadio, il cromo e il piombo si sono rivelati sostanze rilevanti. Il livello 3 è infine seguito da una previsione del percolato per stimare la concentrazione in un luogo di valutazione definito". Per ogni produttore di intonaco per facciate, è quindi possibile effettuare una modellazione in fase di progettazione e valutare le proprietà ambientali del rispettivo prodotto. Il modello dei ricercatori del Fraunhofer si basa sui valori limite del gruppo di lavoro federale/statale sull'acqua (LAWA) per la valutazione della conformità ambientale. Finché la concentrazione di inquinanti determinata è inferiore alla cosiddetta soglia di trascurabilità, la concentrazione di sostanze presenti nel percolato è innocua.
Con l'aiuto del modello a tre fasi del Fraunhofer IBP, i produttori di materiali edilizi per facciate possono adattare la formulazione durante lo sviluppo di nuovi prodotti in modo che il rilascio di sostanze previsto dal deflusso dell'acqua piovana rimanga al di sotto della soglia di trascurabilità per una regione specifica e le sue condizioni meteorologiche tipiche. "Questo è di grande importanza, ad esempio, per le facciate nelle aree urbane o anche nelle regioni con frequenti eventi di pioggia intensa", spiega Vega Garcia. Le autorità potrebbero anche utilizzare il modello, ad esempio per definire determinate aree di applicazione per i materiali da costruzione per le facciate.
Come passo successivo, i ricercatori del Fraunhofer intendono perfezionare il modello per calcolare i prodotti di trasformazione derivanti dai biocidi sotto l'influenza dell'ambiente e trasferirlo anche ad altri materiali da costruzione. Ad esempio, è noto da tempo che i radicidi utilizzati per proteggere i tetti piani con membrane bituminose dalla penetrazione delle radici vengono dilavati e possono entrare nell'ambiente con l'acqua di ruscellamento.
Il prossimo passo è perfezionare il modello per il calcolo dei biocidi sotto l'influenza ambientale e applicarlo ad altri materiali da costruzione.
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