Il settore edilizio rappresenta una delle principali voci di consumo energetico, soprattutto per riscaldamento e raffrescamento degli ambienti. In uno scenario globale caratterizzato dall’aumento delle temperature medie e di forte pressione sulle reti elettriche urbane, trovare soluzioni passive per la regolazione climatica degli edifici è diventato un obiettivo strategico. È in questa prospettiva che si colloca il lavoro dei ricercatori dell’Università del Texas, a Dallas, che hanno sviluppato un materiale da costruzione a base di legno capace di immagazzinare e rilasciare calore senza ricorrere all’elettricità.

Il principio è quello dei materiali a cambiamento di fase (PCM), sostanze che assorbono calore durante la fusione e lo rilasciano durante la solidificazione. Integrati nelle strutture edilizie, possono funzionare come una sorta di “batteria termica”, caricandosi nelle ore più calde e restituendo energia quando la temperatura scende. “Il nostro materiale agisce come una batteria termica che carica mentre assorbe il calore”, ha spiegato la professoressa Shuang Cynthia Cui, autrice dello studio pubblicato su Materials Today Energy. L’obiettivo non è sostituire completamente gli impianti di climatizzazione, ma ridurne il carico, stabilizzando naturalmente le temperature interne e abbassando i picchi di consumo.

Il limite dei PCM e la soluzione trovata nel legno

I materiali a cambiamento di fase non sono una novità nel campo dell’efficienza energetica: da anni vengono studiati per l’integrazione in pareti, pavimenti e coperture. Il problema, tuttavia, è sempre stato lo stesso: durante la transizione allo stato liquido tendono a fuoriuscire, compromettendo stabilità e durata del materiale ospite. Le soluzioni tradizionali prevedono l’incapsulamento del PCM in matrici solide, ma questo comporta un compromesso: il supporto contenitivo non contribuisce allo stoccaggio termico e finisce per ridurre l’efficienza complessiva.

Il team texano ha affrontato il problema guardando alla struttura naturale del legno: rimuovendo la lignina — la componente che conferisce rigidità alle cellule vegetali — i ricercatori hanno ottenuto uno scheletro poroso di cellulosa, simile a una spugna microscopica. I pori sono stati poi saturati con una miscela di materiale a cambiamento di fase e una plastica morbida stabilizzante.

Questa combinazione svolge una doppia funzione: impedisce la fuoriuscita del PCM durante la fusione e rafforza la struttura del legno, migliorandone la resistenza meccanica. Il risultato è un composito che integra accumulo termico e solidità strutturale, superando uno dei principali ostacoli che finora hanno limitato l’uso diffuso dei PCM nell’edilizia.

Mille cicli senza degradazione

Uno dei risultati più rilevanti emersi dai test di laboratorio riguarda la durabilità del composito: il materiale a base di legno è stato sottoposto a oltre 1.000 cicli di riscaldamento e raffreddamento senza evidenziare perdite né cali della resistenza strutturale. Si tratta di un aspetto particolarmente importante, in quanto molti sistemi di accumulo energetico tendono a compromettere robustezza e stabilità nel tempo. Secondo Hongbing Lu – coautore dello studio e direttore del laboratorio di Meccanica dei Materiali Avanzati della UT Dallas – a differenza di molte soluzioni per lo stoccaggio dell’energia che sacrificano alcune proprietà strutturali, questi compositi riescono a mantenere l’integrità meccanica anche dopo cicli ripetuti, risultando al tempo stesso durevoli ed efficienti dal punto di vista energetico.

Sul piano applicativo ciò significa che il materiale potrebbe essere incorporato in elementi edilizi standard — come pannelli murali o moduli prefabbricati — senza comprometterne la sicurezza strutturale. Durante l’estate, ad esempio, il PCM assorbirebbe parte del calore esterno, rallentando l’aumento della temperatura interna; in inverno, il calore accumulato durante il giorno verrebbe rilasciato nelle ore più fredde. Se utilizzato in quantità adeguata, potrebbe ridurre notevolmente la necessità di attivare sistemi di climatizzazione.

Vuoi andare oltre le notizie e capire davvero cosa sta succedendo nel mondo? InsideOver propone corsi on demand tenuti dai nostri esperti, con la possibilità di iscriversi gratuitamente alle anteprime e scegliere il percorso più adatto a te. Scopri tutti i corsi su https://it.insideover.com/academy

Dalla ricerca alla dimensione urbana

Il progetto nasce da una collaborazione interdisciplinare che ha coinvolto, oltre all’Università del Texas a Dallas, istituzioni come il National Renewable Energy Laboratory (oggi National Laboratory of the Rockies), il Lawrence Berkeley National Laboratory e l’Università della California, Berkeley. Questo tipo di sinergia riflette una tendenza emergente nella ricerca sui materiali sostenibili: integrare competenze in ingegneria meccanica, scienza dei materiali ed efficienza energetica per sviluppare soluzioni concrete e scalabili. La sfida adesso sarà trasformare il prototipo in un prodotto industriale competitivo.

I ricercatori stanno lavorando alla brevettazione e alla fase di commercializzazione, con l’obiettivo di portare sul mercato un materiale che possa essere adottato su larga scala. L’interesse non riguarda solo le nuove costruzioni, ma anche la riqualificazione energetica degli edifici esistenti, un settore chiave per la riduzione delle emissioni. Se i costi di produzione risulteranno sostenibili e le prestazioni saranno confermate in condizioni reali, il legno a cambiamento di fase potrebbe diventare un fattore importante nella transizione verso edifici a basso consumo. In prospettiva, soluzioni passive come questa potrebbero offrire un’alternativa concreta alla dipendenza esclusiva da impianti elettrici sempre più sollecitati.

L'articolo Il legno diventa batteria termica: la svolta dagli Usa per edifici a basso consumo proviene da InsideOver.