Il canapulo

La Canapa Sativa è una pianta erbacea a ciclo annuale con uno stelo sottile che varia in altezza da 1,5 a 4,5 m ed un diametro da 0,5 a 2,0 cm.
Lo stelo è composto da una superficie esterna, contenente fibre lunghe e molto resistenti, e da un nucleo interno legnoso, detto anche canapulo. Può essere più o meno ramificato a seconda della densità con cui vengono seminate le piante. Quando è seminata in modo fitto gli steli non ramificano del tutto.

Canapulo

La canapa era già coltivata dai cinesi 8500 anni fa e veniva sfruttata principalmente come fonte di fibra e solo in modo limitato come fonte di semi oleosi. La canapa ad uso fibra si è diffusa prima in Asia occidentale ed Egitto e successivamente in Europa tra il 1000 ed il 2000 a.C. La sua coltivazione, dopo il 500 d.C., si é estesa in tutta Europa.
Fin dall’inizio del XX secolo, la canapa era la fibra d’eccellenza per la produzione di corde e veniva descritta come “la regina delle piante da fibra, lo standard tramite cui misurare tutte le altre fibre”.

Aspetti Ambientali - La canapa è una pianta estremamente resistente, che può crescere praticamente ad ogni latitudine senza l’uso di fertilizzanti e pesticidi. Nel suo ciclo di vita sequestra ingenti quantità di carbonio, per via della crescita molto veloce (in media 120 giorni). Anche la resa in biomassa è particolarmente alta: durante il ciclo di crescita, se defogliata meccanicamente, la maggior parte della biomassa ritorna sul suolo e si decompone velocemente. Ha inoltre un effetto di bonifica dei terreno perché assorbe sostanze inquinanti come zinco e mercurio. Durante la raccolta, infine, le radici vengono lasciate a terra mantenendo il suolo compatto e funzionando da condotta di areazione per il sottosuolo.

Nei secoli passati il canapulo, detto anche “legno di canapa”, ridotto in pezzetti e mescolato con argilla o calce, era largamente impiegato come materiale da costruzione. Gli steli, tal quali, sono stati utilizzati per realizzare strutture leggere, che venivano intonacate per creare soffitti e tramezzi.
Il canapulo (canapa sminuzzata) ha un potere di assorbimento dei liquidi circa 12 volte superiore alla paglia e 3,5 volte superiore al truciolo di legno e pari a 5 volte il suo peso.
Mescolato con acqua e calce il canapulo (essendo molto ricco di silice) subisce un processo di “carbonizzazione” nel quale il legno viene mineralizzato (trasformato in pietra).

Esistono sul mercato diversi prodotti che usufruiscono delle caratteristiche del canapulo: si trova del “legno di canapa rivestito di silice”, dove il canapulo è mescolato a calce, ed è venduto come materiale “per costruzioni” o per “isolamenti”.

Di fatto, i materiali per edilizia che contengono canapulo sono molto più leggeri dei consimili elementi tradizionali.

Tra i vari usi del canapulo si trova la Canosmose, che è invece una tecnica di costruzione che consiste nel mescolare direttamente e in giusta proporzione in una betoniera calce, acqua e canapulo e gettare direttamente nelle casseforme.

Nell'Accademia Quarneti sono state eseguite (e sono in corso) ricerche sull'impego del canapulo in materiali da costruzione.

Prove su composti al canapulo e valutazioni applicativo-industriali
Il laboratorio tecnologico dell’Accademia Quarneti, si è attivato per verificare la validità e l’accettabilità di prodotti a base di leganti idraulici specifici ed il canapulo.

a) Il primo prodotto, composto ed analizzato in tutti i suoi risvolti, è stata una malta da intonaco.

La malta è stata composta con un legante della serie “FL Formulated Lime EN-459” (espressamente formulato nel Laboratorio dell’Accademia Quarneti) e aggregato costituito da canapulo di diverse “granulometrie” (pezzature).

Osservazioni 1:
Malta da intonaco - Il prodotto finito si mostra di buona lavorabilità ed applicabilità. Il legante FL gli conferisce ottima resistenza al contatto ed adesione al substrato.

La nostra esperienza ci induce a dichiarare che il prodotto sarà di difficile industrializzazione.

Il canapulo non scorre nelle normali coclee dell’impianto di miscelazione: anzi, le intasa, arrecando non pochi danni. Non c’è alternativa alla preparazione della malta ‘a piè di fabbrica’, portando in cantiere le due materie prime (legante/canapulo) per mescolarle all’atto di usarle.

b) Il secondo prodotto, similmente al primo, composto ed analizzato, in tutti i suoi risvolti, è stata una malta da intonaco coibente.

La malta è stata composta con un legante della serie “FL” e aggregato costituito da canapulo di diverse “granulometrie”, in totale assenza di aggregati alleggeritori, che non siano il canapulo medesimo.

Osservazioni 2:
Malta da intonaco coibente - Il prodotto finito si mostra di buona lavorabilità ed applicabilità. Il legante FL gli conferisce ottima resistenza al contatto ed adesione al substrato.

Il rapporto fra legante e aggregato è simile a quanto sperimentato nel suindicato caso a). Non rimane molto spazio per ridurre la quantità di legante al fine di ridurre il peso specifico del prodotto, se si ha come mira di migliorare il coefficiente di conduttività termica del materiale applicato ( ʎ ). Si potrebbero raggiungere coefficienti più performanti introducendo nel formulato minori quantità di FL, ma si dovrebbe compensare tale sottrazione con l’apporto di polimeri specifici ponderatamente selezionati.

Si prendano questi dati per farvi un’idea più precisa:

Il canapulo asciutto, tranciato in fibre lunghe (fino a 20/30 mm), ha un peso specifico di 106 g/ litro; il canapulo asciutto, tranciato in fibre corte (circa 3 mm), pesa132 g/litro; un campione di FL/canapulo a fibra lunga,pesa 616 g/litro; un campione di FL/canapulo a fibra corta,pesa 512 g/litro; la media fra i due 564 g/litro.

I provini sottoposti ad esame hanno dato risposte variabili per quanto attiene alla conducibilità.

Il coefficiente ʎ si attesta attorno ai 0,08 – 0.09 W/m °K. Siamo comunque lontani da un valore che si possa definire “coibente” ottenuto da un impasto per intonaci.

c) Una terza idea sembrerebbe più percorribile. Si potrebbe pensare ad un mattone pluridimensionato, autoportante, coibente, traspirante, fonoassorbente, resistente ai sali, ecc. da proporsi sul mercato come soluzione unica per ogni richiesta progettuale.

Un esempio
- Si prenda un mattone 30 x 30 x 25 (spessore del muro 30 cm, alt. 25 cm)

- Si supponga il peso specifico di 400-600 gr/litro

- Coefficiente di conduttività termica del materiale applicato ed asciutto, ( ʎ ) 0.08 W/m °K

R = s/ʎR = 3,75 U   ovvero   1/ΣR = 0,27 W/m °K

Ecco, questo è un valore veramente interessante a qualsiasi latitudine in funzione dei gradi-giorno.

La formazioni dei mattoni “a freddo” equivale alla formazione di mattoni in argilla e richiede un supporto tecnologico poco costoso e non eccessivamente tecnologico.

Calce e Canapulo - La “malta di canapulo e calce” è un materiale biocomposito ottenuto dalla combinazione della parte legnosa dello stelo di canapa, conosciuta anche come canapulo, e un legante a base di calce idraulica con l'aggiunta di acqua.

La canapa fa da materiale riempitivo leggero (scheletro), detto anche aggregato, mentre la calce da legante e conservante. Il canapulo è solitamente un sottoprodotto della lavorazione della fibra di canapa. Una volta indurito, il biocomposito si trasforma in un materiale rigido e leggero con ottime caratteristiche di isolamento e durevolezza. Il mix si consolida in poche ore, mentre con il passare del tempo e per via del processo di pietrificazione, acquisisce una consistenza simile alla pietra.
Il biocomposito di canapa e calce può essere impiegato nella costruzione di muratura massiccia alla stregua di un conglomerato cementizio, sia indipendentemente che come riempimento in una struttura di legno a travi e pilastri. Può inoltre essere utilizzato in forma di mattoni e come intonaco isolante. La miscela viene solitamente gettata all'interno di pannelli in legno che fanno da temporaneo contenimento e successivamente pressata in modo da assicurare una posa omogenea. Recentemente, al fine di rendere l'operazione più veloce ed efficiente dal punto di vista economico, alcuni costruttori hanno iniziato a spruzzare il mix utilizzando apposite attrezzature.

Applicazioni - La “malta di canapulo e calce” si presta ad una vasta gamma di applicazioni, incluse quelle domestiche, commerciali ed industriali. Segue una rassegna delle sue principali applicazioni al momento:

a) Riempitivo isolante per muri – La “malta di canapulo e calce” ha una resistenza alla compressione di 0.2 - 1.0 N/mm² e quindi non viene normalmente utilizzato in situazioni di eccessivo carico. È consigliato utilizzarlo in combinazione con una struttura di legno progettata per sostenere il peso strutturale, oppure in alternativa con strutture di acciaio e cemento che si sono dimostrate ugualmente valide.
La miscela o viene versata e pressata all'interno di pannelli di contenimento, oppure spruzzata utilizzando un unico pannello di contenimento permanente nella parte interna (o esterna) dell'edificio. Lo spessore del muro può variare da 20 cm a 50 cm e non è necessario l'utilizzo di pannelli di rivestimento, barriere vapore, pannelli isolamenti o cellulosa soffiata.

L'intonacatura interna può essere evitata ma è comunque necessaria esternamente per proteggere il muro dagli agenti atmosferici.
Il materiale è anche disponibile in mattoni con proprietà o strutturali o termiche.

I mattoni, ovviamente, devono essere posati con specifiche malte calce idraulica/canapulo.

b) Isolante per tetti - Avendo alte proprietà isolanti, la “malta di canapulo e calce” può anche essere applicata sui tetti utilizzando un pannello di contenimento interno e spruzzando il mix tra una trave e l'altra. La miscela deve contenere solo una piccola quantità di calce in grado di ricoprire le particelle di canapa e fissarle l'una con l'altra. La struttura non deve essere sovraccaricata e per questo motivo la miscela deve essere estremamente leggera.

c) Intonaco isolante per muri (interni/esterni) - La miscela si è dimostrata efficace anche per lavori di intonacatura. Per produrre un materiale lavorabile, il mix deve contenere una maggiore quantità di calce. Oltre che negli edifici completamente realizzati con il biocomposito, l'intonaco di canapa e calce sta confermando il suo successo quando applicato a muri tradizionali ed è estremamente efficace nella riqualificazione termica di vecchie costruzioni di sasso. Mantiene infatti le proprietà isolanti, può far fronte ad alcuni problemi di umidità e rimane caldo al tatto.

d) Soletta isolante per piani terra o intermedi e massetto isolante per pavimenti - la “malta di canapulo e calce”può anche essere gettata come soletta massiccia in sostituzione del cemento. Può servire come massetto ed è ideale per il riscaldamento a pavimento. Le piastrelle possono essere posate al di sopra, in modo da evitare l'impiego di materiali tossici sintetici.

Proprietà - Le proprietà del biocomposito di canapa e calce devono essere chiarite per capire in pieno le sue potenzialità. Calce e canapa sono state già utilizzate dall'umanità da diversi secoli ma solo recentemente stanno dimostrando risultati estremamente interessanti una volta combinati tra loro nel biocomposito. Da una decina di anni, la ricerca scientifica viene condotta in maniera costante per meglio capire il loro comportamento e determinare linee guida e buone pratiche perché possano essere diffuse all'interno dell'industria edile.

Isolamento termico ed inerzia termica - La performance termica di un edificio è una questione piuttosto complicata da valutare. Nonostante il calore si propaghi in tre diversi modi (conduzione, convezione ed irraggiamento), i regolamenti edilizi si concentrano sulla perdita di calore da conduttività. Il valore-U, un parametro imposto dai regolamenti, misura il flusso di calore che passa attraverso 1 mq di muro, pavimento o tetto per ogni differenza di 1°C di temperatura nei i due lati opposti. Più il valore-U è elevato (1/ΣR), più è scarsa la performance di isolamento.
Infatti, calcoli alla mano, il valore-U di un edificio costruito con il biocomposito si è mostrato, con i calcoli, più alto di quello misurato nell'edificio standard. Nonostante ciò, la temperatura media interna nella struttura a canapa e calce è rimasta di 2°C più alta rispetto a quella riscontrata nell'edificio standard, pur avendo lo stesso consumo di combustibile durante il periodo. È stato quindi concluso che il valore-U non è il metodo più appropriato per valutare la performance termica della “malta di canapulo e calce”.

Nonostante ciò, in base ai livelli misurati, i valori-U del biocomposito sono inferiori alla soglia attuale prevista dai regolamenti edilizi nazionali in vigore.

Spessore muro (s)          U = (1/ΣR W/m^2. K)

30 cm                              0,30

40 cm                              0,22

50 cm                              0,18

Un secondo rapporto, che consiste in un ispezione termografica, ha rilevato che la temperatura esterna dell'edificio di canapa e calce era di circa 5°C inferiore a quella dell'edificio standard. Il biocomposito elimina quindi ogni forma di ponte termico isolando completamente la struttura portante in legno. Inoltre la costruzione si è dimostrata essere a tenuta d'aria, evitando così ogni perdita di calore dall'interno.
L'inerzia termica è la capacità di un materiale di conservare energia calorifica e di rilasciarla su un periodo più lungo di tempo. Si riconosce in questa proprietà la capacità della “malta di canapulo e calce” di controllare le differenze di temperatura e quindi di aiutare a rendere l'edificio più confortevole. Quando il biocomposito viene esposto al sole si scalda in modo molto limitato, e quando la temperatura esterna scende è in grado di rilasciare il calore bilanciando la differenza di temperatura tra ambiente interno ed esterno.

Traspirabilità ed edifici salubri - Il biocomposito di canapa e calce combina la permeabilità al vapore della calce all'igroscopicità della canapa, vale a dire la capacità del canapulo di assorbire elevate quantità di vapore acqueo. I muri ed i pavimenti di un edificio a canapa e calce possono 'traspirare' assorbendo l'umidità e successivamente rilasciandola attraverso l'evaporazione. Questa caratteristica evita lo sviluppo di umidità ed il relativo deterioramento all'interno del materiale, e favorisce la riduzione del livello di umidità all'interno dell'edificio. L'effetto complessivo è un ambiente più salubre e naturale, che necessità oltretutto di un minore condizionamento dell'aria.

Isolamento acustico - Secondo i risultati dei test acustici condotti, gli edifici di canapa e calce hanno avuto una performance inferiore rispetto a quelli costruiti con metodi tradizionali, ma nonostante ciò hanno soddisfatto i requisiti di resistenza acustica. Da prove di laboratorio si evince che il biocomposito di canapa e calce è altamente fono assorbente, sopratutto quando la sua superficie viene lasciata grezza senza intonaco. Ulteriore ricerca è al momento in corso per massimizzare il potenziale del biocomposito affinché possa essere utilizzato in applicazioni come isolante acustico.

Protezione dalle infestazioni - La canapa non è appetibile a topi e ratti, i quali non sono nemmeno attratti dalla calce che è stata anche utilizzata per centinaia di anni per mantenere livelli di igiene. L'uso della calce nel corso della storia dimostra come sia adatta per preservare le fibre naturali e proteggerle da ogni forma di infestazione.

Applicazione a spruzzo della malta di canapa e calce idraulica.

Conclusioni
La “malta di canapulo e calce”, tra i diversi materiali costruttivi, ecocompatibili, si sta dimostrando particolarmente interessante e promettente come una delle possibili alternative per l'industria edile del XXI° secolo. Il biocomposito è decisamente in linea con i tre pilastri dello sviluppo sostenibile: quello ambientale, quello economico e quello sociale. Dal punto di vista ambientale, la “malta di canapulo e calce” è in grado di ridurre le emissioni di diossido di carbonio grazie alle sue proprietà di isolamento termico e permette di sequestrare CO₂ nella struttura degli edifici. Rende inoltre superfluo l'utilizzo di diversi materiali sintetici aiutando così a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, ed è un materiale che non crea problemi di smaltimento alla fine del ciclo di vita: la calce è totalmente riciclabile ed il canapulo interamente biodegradabile.