Precipitazione di Carbonati Indotta da Enzimi (EICP) per la Stabilizzazione dei Suoli: Revisione dei Meccanismi, Applicazioni e Sfide Future

Una resistenza a compressione semplice di 6,41 MPa su sabbia trattata, con una conversione del calcio superiore al 98%: sono i numeri che posizionano l’Enzyme-Induced Carbonate Precipitation (EICP) tra le tecniche di stabilizzazione dei terreni a basso impatto ambientale più interessanti del momento. Una rassegna pubblicata su Geotechnics (Vol. 6, doi: 10.3390/geotechnics6020053), firmata da Yong Li, Shengya Zhou, Fankai Liu e colleghi, fa il punto su meccanismi, applicazioni e criticità ancora aperte di questa tecnologia.

Come funziona l’EICP e perché supera i limiti del MICP

Il principio è la catalisi dell’idrolisi dell’urea per mezzo di ureasi di origine vegetale, con particelle di dimensioni pari a circa 12 nm. Il prodotto della reazione è carbonato di calcio (CaCO3), che cementa il terreno. L’uso di un enzima invece che di batteri è la vera differenza rispetto al Microbially Induced Carbonate Precipitation (MICP): le cellule microbiche, con dimensioni di 0,5–3 µm, faticano ad attraversare i micropori dei terreni fini, mentre l’ureasi vegetale penetra senza ostacoli e consente una cementazione uniforme anche nei limi.

Il metodo a fase unica e a basso pH rappresenta un ulteriore elemento distintivo, con un’efficienza di conversione del calcio oltre il 98% e un incremento della UCS sulla sabbia del 92,97% rispetto al MICP.

Prestazioni misurate sui terreni fini

Sul fronte applicativo, i dati disponibili coprono diversi scenari:

• aumento di resistenza: fino al 650% sui limi;
• resistenza all’erosione eolica: modulo di erosione incrementato di circa 20 volte;
• tamponamento idraulico: permeabilità ridotta da 10⁻⁶ a meno di 10⁻⁹ cm/s;
• immobilizzazione di metalli pesanti: efficienza superiore al 99%.

Un intervallo d’impiego che va dal consolidamento di terreni fini all’impermeabilizzazione, fino al contenimento degli inquinanti.

Criticità: cristalli, costi dell’enzima ed emissioni di ammoniaca

Restano ostacoli concreti. La morfologia dei cristalli non è ancora controllabile in modo affidabile, con eccessi di vaterite che ne compromettono la stabilità. L’ureasi stessa pone problemi di stabilità e di costo. Sul piano ambientale, l’idrolisi dell’urea libera ammoniaca, con emissioni che richiedono strategie dedicate: tecnologie di cattura dell’ammoniaca, protocolli di dosaggio ottimizzati e valutazione di fonti azotate alternative.

Un altro limite è la scarsità di dati di durabilità a lungo termine in condizioni di campo complesse. Le ricerche in corso affrontano questi vuoti con agenti di nucleazione come latte scremato essiccato e biochar, con tecniche di immobilizzazione dell’enzima, con l’ottimizzazione dei processi e con il trattamento dei sottoprodotti.

Per il progettista geotecnico, l’EICP si configura come una tecnologia a bassa emissione di carbonio con misure di mitigazione mirate, matura in laboratorio ma ancora in attesa di conferme estese sul campo.