"Osservare l'indurimento del calcestruzzo è più emozionante di quanto si possa pensare".

La Svizzera è il luogo ideale per un ricercatore sul cemento, dice John Provis. Cresciuto a Melbourne, in Australia, lavora presso l'Istituto Paul Scherrer PSI dal 2023. "La Svizzera non è solo un leader internazionale nella ricerca sul cemento. È anche nota per l'utilizzo di un calcestruzzo di alta qualità. Se si guardano gli edifici qui, lo si può notare".

Al PSI, John Provis studia il materiale da costruzione su diverse scale: "Potrei esaminare un campione di cemento di dieci micrometri e la settimana successiva un blocco di cemento di tre metri per tre", spiega. Poi mette insieme i singoli pezzi del puzzle, cioè i risultati dei test, per ottenere una migliore comprensione del materiale dalle fondamenta.

Interazione tra gli strati limite

"Guardo letteralmente il cemento indurire", scherza John Provis. Il ricercatore quarantacinquenne ama giocare con l'ironia su quanto possa sembrare noioso. Per lui, invece, è molto eccitante.

Il calcestruzzo si ottiene mescolando polvere di cemento, aggregati - come sabbia, ghiaia o pietrisco - e acqua, insieme ad additivi come polvere minerale, cenere e polimeri speciali. Durante l'indurimento, si forma la sostanza simile alla pietra che l'industria delle costruzioni apprezza così tanto. Ogni anno in Svizzera vengono utilizzati circa sedici milioni di metri cubi di calcestruzzo, il che lo rende il materiale da costruzione più utilizzato nel Paese in termini di volume.

John Provis è particolarmente interessato al modo in cui i singoli grani di cemento, roccia e altre polveri minerali e l'acqua si uniscono. Si tratta di componenti di dimensioni molto diverse e la loro complessa interazione è ancora in gran parte sconosciuta. Provis ha recentemente ricevuto una prestigiosa sovvenzione avanzata dalla Fondazione Nazionale Svizzera per la Scienza (SNSF) del valore di 2,14 milioni di franchi svizzeri per cinque anni per indagare su questo aspetto.

Microscopia, tecniche a raggi X, spettroscopia, radiazione di neutroni e sincrotrone: Provis utilizza molte tecniche diverse per guardare all'interno del calcestruzzo. Il PSI, con le sue versatili strutture di ricerca su larga scala, è quindi il luogo perfetto per lui.

"Grandi cose con la chimica"

Gli scaffali dell'ufficio di John Provis sono pieni di innumerevoli libri e riviste specializzate sul calcestruzzo e sul cemento. Tra di essi, il ricercatore conserva campioni dei materiali che ritiene particolarmente interessanti, sotto forma di cubi e blocchi di dimensioni manuali.

John Provis ha studiato ingegneria chimica; è stato solo un caso che sia finito nella ricerca sul cemento e sul calcestruzzo: "Ho sempre voluto fare grandi cose con la chimica", dice. Inizialmente, la petrolchimica sembrava essere il posto migliore per lui. Ma quando ha cercato un posto di assistente di ricerca per il suo semestre di pausa a Melbourne con poco preavviso, è finito in un gruppo di ricerca sul cemento come barriera contro le sostanze nocive per l'ambiente. Ha poi dedicato la sua tesi di dottorato alla ricerca sul cemento ed è entrato a far parte di un'industria che è una delle più grandi al mondo. Qui può davvero realizzare "grandi cose con la chimica".

Dall'Australia all'Europa

Nel 2012, dopo aver completato il dottorato e il postdoc, John Provis ha lasciato il Down Under e si è trasferito in Inghilterra con la moglie, ora anch'essa docente di materiali da costruzione sostenibili. In una cattedra presso l'Università di Sheffield, si è occupato, tra l'altro, di calcestruzzo sostenibile. Dopo tutto, la produzione di cemento è uno dei maggiori responsabili delle emissioni di gas serra nel mondo. "Tutto ciò che possiamo fare per ridurre la quantità di cemento nel calcestruzzo è una buona cosa".

Gli piace portare i suoi studenti in tour informali nelle città e nelle università per mostrare loro i diversi modi in cui il cemento può cedere. "Ad esempio: qui c'è un pezzo di acciaio che pende perché il calcestruzzo non era abbastanza spesso e ora l'acciaio si sta arrugginendo. Oppure qui il calcestruzzo si è sgretolato in superficie, presumibilmente a causa dell'acqua gelata".

Arrivati in Svizzera

John Provis ama la ricerca su un materiale così complesso eppure quotidiano. "Il calcestruzzo è fondamentalmente un materiale ad alte prestazioni, ma la maggior parte delle persone che ci lavorano non sono ingegneri specializzati in calcestruzzo", dice. "Molte persone mescolano il proprio calcestruzzo con una carriola, una pala e un tubo da giardino, ad esempio per ancorare un palo della recinzione nel proprio giardino". E di solito funziona abbastanza bene. "Il calcestruzzo perdona molto: anche se viene mescolato in modo errato, è comunque un materiale che può essere usato abbastanza bene".

John Provis conduce ormai da quasi due anni una ricerca presso il PSI di Villigen. Il cemento, spiega John Provis, non è solo un ingrediente per il calcestruzzo come materiale da costruzione, ma viene anche utilizzato per contenere e stoccare in modo sicuro i rifiuti radioattivi. Per questo motivo il suo team ha sede presso il Laboratorio per la sicurezza dei depositi del Centro per le tecnologie e le scienze nucleari del PSI.

Provis si sente a casa in Svizzera. Quasi con riverenza, dice che nella sua città natale, Würenlos, c'è un abbeveratoio per cavalli poco appariscente che risale agli anni '40 del secolo scorso. "Era prima che i primi coloni europei arrivassero in Australia!". Gli piace anche esplorare i Paesi vicini alla Svizzera: "L'Europa è ricca di cultura, storia, tradizioni e diversità linguistica. Mi piace molto farne parte e imparare a conoscerla".

Provis è felice di accettare il fatto di non poter offrire ai suoi studenti in Svizzera delle vivaci escursioni sul cemento armato.