Innovazione dei materiali e ricerca con l’Arch. Federica Fernandez

Dalla presenza di Heidelberg Materials a MediEdil 2026 e dal confronto avviato sui temi della sostenibilità e dell’innovazione nasce un approfondimento con la Professoressa Arch. Federica Fernandez dell’Università di Palermo, per leggere il mondo dei materiali dal punto di vista della ricerca applicata: non una riflessione astratta, ma un’analisi su prestazioni, durabilità, compatibilità e circolarità, elementi sempre più decisivi per innovare il settore delle costruzioni.

La partecipazione di Heidelberg Materials a MediEdil 2026 a Palermo, accompagnata da un workshop dedicato alla sostenibilità nel settore delle costruzioni, ci ha offerto l’opportunità di allargare il confronto sul ruolo dei materiali ben oltre la dimensione espositiva.

Da quel contesto nasce l’incontro con la Professoressa Arch. Federica Fernandez dell’Università di Palermo, alla quale abbiamo chiesto un punto di vista che fosse insieme accademico e operativo: uno sguardo capace cioè di leggere i materiali non soltanto come oggetti di ricerca, ma come elementi decisivi nella qualità reale di edifici, infrastrutture e processi costruttivi.

Professoressa e ricercatrice con competenze su materiali innovativi, diagnostica, sperimentazione, sostenibilità ed eco-costruzione, la Professoressa Fernandez colloca il tema in un perimetro molto chiaro: parlare oggi di innovazione dei materiali significa parlare di metodo, di durata, di compatibilità e di trasferimento concreto della ricerca alla scala del progetto e del cantiere.

È una premessa importante, perché nel settore delle costruzioni il lessico dell’innovazione è spesso più rapido della sua effettiva comprensione. Si parla di materiali avanzati, di sostenibilità, di soluzioni intelligenti, ma non sempre si esplicita il criterio con cui un materiale può dirsi davvero migliore di un altro.

La riflessione della Professoressa Fernandez in tal senso riporta il discorso su un principio essenziale: la qualità di un materiale non coincide con il suo grado di novità, bensì con la sua capacità di rispondere in modo corretto e verificabile a un problema reale. Per questo, la scelta non può mai essere automatica. Deve partire dalla lettura del supporto, dalla comprensione del contesto, dall’osservazione dei fenomeni di degrado e dalla valutazione delle prestazioni richieste. È una logica paragonabile ad un’anamnesi: prima di intervenire, bisogna capire cosa si ha davanti, quali meccanismi sono in atto e quale soluzione sia davvero proporzionata al caso.

Questa impostazione, che nasce da una cultura della diagnosi e della sperimentazione, ha un valore che va ben oltre il restauro. Anche nella nuova edilizia e nelle infrastrutture il materiale non può più essere considerato come una semplice voce di capitolato. È la sua relazione con l’ambiente, con il supporto, con la posa e con il tempo a determinarne il valore reale.

La Professoressa Fernandez sottolinea, infatti, l’importanza della fase decisionale preventiva attraverso una selezione “a imbuto”, fatta di analisi comparative, restringimento progressivo delle opzioni e validazione finale. È un passaggio metodologico che restituisce serietà al tema dell’innovazione: scegliere un materiale significa assumersi la responsabilità di come quell’elemento si comporterà nel tempo, di quali effetti produrrà sul sistema costruttivo e di quale manutenzione richiederà. In una fase in cui il settore del cemento, del calcestruzzo e dei materiali per infrastrutture è chiamato a coniugare decarbonizzazione, efficienza e affidabilità, questa è probabilmente la distinzione più importante.

Il punto, allora, non è soltanto disporre di materiali più sofisticati. Il punto è capire in che modo la ricerca riesca a modificare il loro comportamento rendendoli più adatti, più stabili, più durevoli e, in ultima analisi, più sostenibili. Anche per questo la Professoressa Fernandez insiste sull’interdisciplinarità.

Quando il materiale è utilizzato per una precisa funzione, in uno specifico contesto, diventa un sistema complesso e non basta più una lettura mono-disciplinare. Servono geologia, chimica, fisica, ingegneria, competenze di cantiere, e serve soprattutto una figura in grado di coordinare queste conoscenze in funzione dell’esito finale. È una considerazione che tocca direttamente il mondo industriale: l’innovazione non nasce da un’intuizione isolata, ma da una convergenza di saperi capace di trasformare la ricerca in prestazione ripetibile.

Da qui si comprende meglio perché il tema delle nanotecnologie, nell’analisi della Professoressa Fernandez, non assuma mai un valore ornamentale. La scala nano interessa la ricerca del settore perché modifica la materia nel suo comportamento più intimo. Lavorare alla scala di un miliardesimo di metro significa intervenire in un campo in cui superficie specifica, reattività, proprietà ottiche e conduttive cambiano in modo sostanziale. Non è un dettaglio specialistico: è la base per comprendere perché, a quella scala, materiali noti possano acquisire funzioni nuove o molto più efficienti. La materia, riducendosi di dimensione, espone più superficie utile, reagisce più rapidamente e può essere orientata verso comportamenti che a scala tradizionale sarebbero molto più difficili da ottenere. In questo senso, la nanotecnologia non è una nicchia separata dal costruire, ma una delle strade attraverso cui le prestazioni dei materiali possono essere ripensate in modo più fine e più controllato.

Le applicazioni a riguardo mostrano bene questa transizione dalla materia come supporto, alla materia come funzione. Le nanocalci, per esempio, rivelano come un materiale possa essere reso compatibile con substrati estremamente delicati e lavorare sul recupero di coesione là dove le soluzioni tradizionali risultano troppo invasive o inefficaci.

I nanocoating aprono un altro versante: non semplici rivestimenti protettivi, ma superfici in grado di acquisire risposte specifiche, come variazioni di comportamento alla luce o alla temperatura. Le nanosilici, invece, risultano interessanti perché consentono di ragionare sul delicato equilibrio tra protezione e traspirabilità, rendendo il materiale idrorepellente ma non impermeabile al vapore. Il filo che unisce queste tecnologie è chiaro: non aggiungere prestazioni in modo casuale, ma progettare il comportamento del materiale in relazione al suo uso e alla sua compatibilità con il sistema in cui opera.

Questa idea di compatibilità è uno dei veri cardini della nostra conversazione.

Spesso l’innovazione viene raccontata come un aumento lineare di prestazione: più resistenza, più protezione, più efficienza. La Professoressa Fernandez suggerisce invece una lettura più matura, secondo cui il problema non è intensificare una sola proprietà, ma mantenere un equilibrio tra proprietà diverse. Una superficie troppo chiusa può proteggere dall’acqua ma intrappolare umidità e sali; un trattamento molto efficace in laboratorio può rivelarsi inadatto su supporti eterogenei; un materiale molto performante in un ambito può diventare incompatibile in un altro. È in questo quadro che la ricerca torna ad avere un ruolo di orientamento e non di semplice dimostrazione. La sua funzione non è certificare una meraviglia tecnica, ma mettere in luce condizioni, limiti, contesti di validità e possibili effetti collaterali.

Lo stesso ragionamento vale per uno dei temi che più direttamente interessano il mondo dei materiali cementizi: la fotocatalisi. Il biossido di titanio, richiamato dalla Professoressa Fernandez, rappresenta un esempio molto efficace di come la scala nano possa attivare funzioni superficiali evolute, capaci di favorire la decomposizione di sostanze organiche e alcuni inquinanti in presenza di raggi UV. Ma ciò che rende preziosa questa osservazione non è solo la funzione in sé. È il fatto che tale funzione dipenda da condizioni rigorose di formulazione e di risposta della superficie.

Il riferimento al calcestruzzo fotocatalitico e alla necessità di mantenere il colore bianco non è un dettaglio collaterale: dimostra che ogni prestazione avanzata è il risultato di un equilibrio e che alterare uno dei parametri può compromettere l’efficacia complessiva del sistema. Questo approccio, applicato al mondo del cemento e del calcestruzzo, invita a leggere l’innovazione non come sommatoria di additivi o trattamenti, ma come costruzione attenta di un comportamento materiale coerente.

La questione diventa ancora più interessante quando si parla di “sostenibilità”.

L’Arch. Fernandez interpreta il termine in un’accezione prevalentemente tecnica, riferendolo alla capacità di mantenere nel tempo un equilibrio tra le attività umane, l’uso delle risorse e la capacità degli ecosistemi di rigenerarsi e assorbire gli impatti prodotti. In questo senso, la sostenibilità non si esaurisce nella riduzione dell’impronta iniziale del prodotto, ma riguarda l’intero ciclo di vita del materiale: produzione, uso, manutenzione, durata, dismissione, possibilità di recupero e reinserimento nel ciclo. È qui che il Life Cycle Assessment acquista centralità, perché consente di osservare il materiale non in un istante, ma lungo la sua traiettoria completa.

Il punto messo in luce dall’intervista è che questa prospettiva ha senso solo se la sostenibilità resta misurabile e non puramente dichiarativa.

Dentro questo quadro, la durabilità assume un valore decisivo, quale forma di sostenibilità concreta: un materiale che mantiene più a lungo le proprie prestazioni riduce interventi di manutenzione, sostituzioni, spreco di risorse e costo operativo nel tempo. È una considerazione particolarmente significativa per tutto ciò che riguarda cemento, calcestruzzo e infrastrutture, cioè settori in cui la prestazione non si esaurisce nel momento della messa in opera ma continua a misurarsi nel corso degli anni. In questa prospettiva, migliorare la durabilità non significa soltanto aumentare la vita utile del singolo materiale; significa alleggerire l’impronta complessiva dell’opera, ridurre cicli manutentivi e rafforzare la resilienza del costruito. È per questo che la sostenibilità reale non può essere separata dalle prestazioni nel tempo.

Il tema della circolarità si inserisce in modo naturale in questa stessa logica. Se il materiale deve essere letto lungo il suo intero ciclo, allora anche la fase finale smette di essere una semplice uscita dal sistema e diventa parte della progettazione stessa. La Professoressa Fernandez richiama l’importanza di incorporare materiali di scarto industriale o edile in nuovi componenti, riducendo il ricorso a risorse non riproducibili. Anche qui, però, il passaggio decisivo è la qualità del reinserimento, non la sua semplice enunciazione. Progetti come il recupero selettivo del calcestruzzo demolito per ottenere sabbia, aggregati e pasta di calcestruzzo riciclata mostrano che la chiusura del ciclo può assumere una dimensione industriale avanzata, purché sia sostenuta da processo, controllo e ricerca. L’osservazione della Professoressa Fernandez aiuta a leggere con precisione questo scenario: la circolarità è credibile solo quando il materiale recuperato viene trattato come una risorsa prestazionale e non come un sottoprodotto da assorbire passivamente.

Diventa inevitabile quindi affrontare il rapporto tra ricerca e cantiere, cioè il passaggio in cui molte innovazioni mostrano la loro tenuta o la loro fragilità. Ciò che funziona su pochi grammi in laboratorio non si trasferisce automaticamente alla scala del cantiere o della produzione industriale. Come ci spiega la Professoressa Fernandez, quando cambiano i quantitativi, cambiano spesso anche lavorabilità, dosaggi, contenuto d’acqua, modalità di miscelazione e risposta complessiva del sistema. È una soglia critica per tutti i materiali da costruzione, ma lo è in modo particolare per quelli che vogliono introdurre prestazioni evolute o componenti innovative.

In questa complessità, la posa in opera cessa di essere un momento esecutivo secondario e torna a essere parte sostanziale della prestazione. Questo aspetto emerge con chiarezza: lo stesso materiale può produrre risultati opposti in funzione del metodo con cui viene applicato. Tecnica di posa, stato del supporto, umidità, tempi tra una fase e un’altra, strumentazione impiegata: tutti questi fattori incidono sul risultato finale almeno quanto la formulazione del prodotto. Per il settore, la conseguenza è evidente. Non esiste innovazione di materiale senza innovazione delle competenze che lo accompagnano. È un richiamo che riguarda direttamente progettisti, imprese e tecnici, chiamati non solo a scegliere materiali nuovi, ma a governarne correttamente l’impiego.

Questa esigenza spiega anche perché la Professoressa Fernandez sottolinei il bisogno di un rapporto più maturo tra università e impresa. L’innovazione, osserva, non può vivere di reciproca diffidenza né di formule di facciata. Le aziende hanno bisogno di validazioni affidabili e di soluzioni trasferibili; la ricerca può fornire metodi, analisi comparative e letture indipendenti. Ma perché questo scambio produca effetti reali, servono continuità, linguaggi comuni e formazione condivisa. In una fase in cui il settore dei materiali da costruzione è chiamato a decarbonizzare, circolarizzare e migliorare le prestazioni senza perdere affidabilità, questa saldatura tra ricerca e industria appare sempre meno opzionale.

L’insieme delle osservazioni scaturite da questa conversazione restituisce quindi una visione molto netta del presente e del futuro dei materiali per le costruzioni. Il tema non è inseguire la novità, ma costruire una maggiore intelligenza della materia: comprenderne i comportamenti, selezionarla con metodo, migliorarne la durabilità, verificarne le compatibilità, ridurne l’impatto, renderla riciclabile e trasferirne l’innovazione in modo affidabile alla scala del progetto e del cantiere.

In questo senso, il confronto aperto da Heidelberg Materials a MediEdil trova una direzione precisa. Se il settore del cemento, del calcestruzzo e delle costruzioni vuole affrontare seriamente la transizione in corso, la ricerca sui materiali non può restare sullo sfondo. È lì che oggi si decide una parte decisiva della qualità del costruire.

In copertina: © Roberto Conte per Heidelberg Materials, dettaglio del Museo MAXXI, Roma

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