Stop alle buche stradali in UK con le pompe di calore

Il problema delle buche stradali affligge qualsiasi Stato, qualsiasi Provincia e qualsiasi Comune. In tutto mondo. È da qui che è partito un ambizioso progetto dell’Università del Surrey che come obiettivo ha niente di meno che impedire lo sviluppo di buche sul manto stradale utilizzando pompe di calore geotermiche.

L’università a sud-est dell’Inghilterra ha deciso di approcciarsi a questo delicato argomento, cercando di trovare una soluzione, dopo che nel 2022 l’Inghilterra stessa ha speso ben 1,2 miliardi di sterline (1,4 miliardi di euro) per riparare le buche stradali. Questa cifra da capogiro inoltre non è tutto, perché bisogna aggiungerci la grandissima quantità di denaro spesi per i 5.000 infortuni legati alle buche stesse dal 2018 ad oggi.

L’Inghilterra stessa ha assegnato all’Università del Surrey una borsa di ricerca di 625.000 sterline (727.000 euro) per sviluppare e testare un sistema per impedire lo sviluppo di buche stradali.

Il leader del team, il Dottor Benji Cao a riguardo ha dichiarato: “Sono necessari fondamentalmente tre elementi per la formazione di buche. La prima è una crepa superficiale: si formano e si espandono nel tempo a causa del traffico e queste non possiamo evitarle. La seconda è l’acqua. L’ultima, la terza è il ciclo gelo/disgelo. Formandosi quindi queste piccole crepe, l’acqua poi filtra nelle fessure e in inverno, dove nel Regno Unito la temperatura scende a circa -10 °C, l’acqua ghiaccia e si espande, aprendo le fessure stesse. In primavera, quando la temperatura aumenta di nuovo, l’acqua si scioglie e la crepa di ricontrae”.

Ha poi continuato: “Questo ripetuto congelamento e scongelamento e la successiva espansione e contrazione possono indebolire il legante dell’asfalto, il collante della superficie stradale. Tutto ciò causa ogni tipo di deterioramento; le buche sono solo uno dei problemi, ma è uno dei più gravi. Così ho iniziato a pensare a come riscaldare il manto stradale in inverno, in modo che non si verifichi il congelamento”.

La possibile soluzione

C’è da dire che però questa non è la prima volta che si cerca una soluzione per questo tipo di problema. Ma negli altri progetti dimostrativi, in genere, gli elementi riscaldanti erano incorporati alla superficie stradale. Cao, al contrario, era alla ricerca di una soluzione più efficiente e anche a basse emissioni di CO2. Al Team di Cao, studiando e analizzando su cosa poggia l’asfalto, è quindi arrivato “il colpo di genio”: sotto alla strada c’è una grandissima quantità di terreno. Perché quindi non utilizzarlo come collettore e deposito di calore durante l’estate ed estrarlo al bisogno durante l’inverno?!

Partendo da questa semplice intuizione, il sistema progettato da Cao funziona all’incirca così: quando si costruisce una strada, verranno posati dei tubi di plastica con un diametro di 10 mm lungo la strada stessa, con uno spazio tra loro di 5-10 cm. In più, a fianco o sotto alla strada (è ancora da stabilire) verrà scavata una buca nel terreno del sottosuolo e creeranno anelli di tubazioni profonde. Così facendo i due circuiti, quello di superficie e quello sotterraneo, si interfacceranno attraverso l’utilizzo di una pompa di calore. Inoltre, il terreno del sottosuolo attorno ai circuiti sotterranei sarà cosparso di minuscole microcapsule.

Proseguendo con la spiegazione, Cao ha continuato a descrivendo il progetto: “Queste capsule sono fatte di un materiale a cambiamento di fase, probabilmente di paraffina o di cera, che può immagazzinare molto calore. I gusci saranno di grafite o materiali a base di grafene, per trasferire rapidamente il calore”.

In pratica, tutto ciò che le pompe di calore devono fare è di far circolare delicatamente l’acqua, mixata ad un liquido antigelo, attorno ai circuiti. Questo processo tra l’altro non dovrà essere svolto continuamente dalla pompa di calore. Perché una volta immagazzinato sottoterra il calore sufficiente, le pompe possono essere anche spente. Riaccendendole al bisogno solo quando la temperatura stradale non scenderà fino a 1-2 gradi sopra lo zero.

Quanto materiale servirà per metro lineare?

Cao a tal proposito afferma che un set di serpentine sotterranee e una pompa di calore potrebbero gestire più di 100 metri di manto stradale. “Ogni unità di elettricità utilizzata per far funzionare la pompa di calore muove quattro unità di calore termico. Quindi è abbastanza efficiente, molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai sistemi di riscaldamento stradale elettrici.“

Con soldi alla mano, il primo passo è proprio quello di progettare e produrre le microcapsule a cambiamento di fase. Successivamente verrà creata una strada in laboratorio, lunga circa 3 metri, in un ambiente controllato. Poi, attraverso una simulazione vedranno gli effetti a lungo termine, prestazioni generali e la resilienza del sistema.

Il secondo passo, invece, sarà quello di testarlo nel mondo reale: “L’ultima parte è quella di fare una prova sul campo su vasta scala con l’Agenzia dei trasporti“, ha detto Cao. “In questa prova, incorporeremo alcuni di questi tubi e una pompa sotto a un tratto stradale di circa 20 metri. Monitoreremo le sue prestazioni per un intero anno capendo così alla fine se avremmo raccolto abbastanza calore d’estate e se avremmo riscaldato abbastanza d’inverno. Cercheremo in sostanza il giusto balance”.