Edifici prefabbricati stampati in 3D da robot in ambienti estremi verso habitat marziani

Perché il progetto degli edifici conta sulla Terra e su Marte

Con l’aggravarsi dei cambiamenti climatici—tempeste più intense, ondate di calore e gelate improvvise—guardiamo anche alla colonizzazione della Luna e di Marte. In entrambi i casi sorge la stessa domanda: come costruiamo rifugi che mantengano le persone al sicuro e a proprio agio senza immettere altro carbonio nell’atmosfera? Questo articolo affronta il problema collegando hotel reali nelle condizioni più estreme della Terra con la robotica avanzata per la stampa 3D e i progetti per futuri habitat marziani.

Cosa possono insegnarci gli hotel in ambienti estremi

Gli autori sono partiti da un laboratorio inusuale: 100 hotel dislocati in alcuni degli ambienti più ostili della Terra, dal ghiaccio artico ad alte montagne, deserti e tropici afosi. Misurando caratteristiche di base come l’estensione in pianta, l’altezza e la frastagliatura o la regolarità del profilo, hanno trovato chiare impronte climatiche. Gli hotel in climi freddi tendono a essere compatti e ben coibentati, riducendo le superfici esposte per trattenere il calore. Negli ambienti desertici e tropicali avviene il contrario: edifici più larghi, aperti e spesso circondati da spazi esterni ombreggiati che favoriscono il flusso d’aria e la dispersione del calore. Un’analisi di machine learning ha mostrato che tratti geometrici semplici—perimetro, area superficiale e volume complessivo—predicono in modo robusto quanto carbonio viene impiegato nella costruzione e nelle ristrutturazioni di questi edifici. In generale, forme più semplici e compatte sprechano meno energia e materiale rispetto a configurazioni complesse e ornamentali.

Come prefabbricazione e stampa 3D riducono il carbonio

Lo studio ha poi analizzato 631 progetti alberghieri nel mondo realizzati con costruzione prefabbricata—dove elementi principali sono prodotti in fabbrica e assemblati in cantiere—e li ha confrontati con edifici simili costruiti in modo tradizionale. L’attenzione non era rivolta al consumo energetico quotidiano, ma al “carbonio incorporato”: tutte le emissioni legate alla produzione, al trasporto e all’installazione dei materiali, in particolare durante le ristrutturazioni. I risultati mostrano che la prefabbricazione quasi sempre riduce il carbonio totale, e può farlo in modo drastico in luoghi remoti o impervi. Città di montagna e polari, poste alle estremità di catene di approvvigionamento lunghe e difficili, hanno registrato alcuni dei maggiori risparmi perché i pezzi prodotti in fabbrica riducono gli sprechi, tagliano i viaggi di trasporto e semplificano compiti ingegneristici complessi.

Quando gli ambienti ostili complicano il quadro

Il quadro diventa più sfumato quando gli autori hanno considerato quanto sia estremo l’ambiente locale. Hanno creato un “indice di estremità” che combina quota, escursioni termiche e umidità. Nelle regioni più miti la prefabbricazione ha spesso ridotto le emissioni legate alle ristrutturazioni fino a un quarto. Nelle zone più estreme, tuttavia, i guadagni percentuali si sono ridotti e talvolta sono diventati leggermente negativi. Rinforzi strutturali aggiuntivi, spedizioni a lunga distanza e componenti rinforzati possono intaccare il vantaggio relativo. Tuttavia, in termini assoluti—misurati in chilogrammi di emissioni evitate per metro cubo di edificio—i risparmi sono rimasti positivi nella maggior parte dei casi. Ciò significa che anche dove la prefabbricazione non appare spettacolare in un grafico percentuale, mantiene comunque fuori dall’atmosfera quantità significative di carbonio in termini reali.

L’ascesa dei robot per l’edilizia e gli habitat marziani

Per capire verso dove si dirige il settore, i ricercatori hanno mappato 56 aziende che sviluppano robot per l’edilizia, in particolare sistemi di stampa 3D in grado di “disegnare” edifici strato dopo strato. Queste aziende sono concentrate in Europa, Cina e Nord America, sostenute da capitale di rischio e da una rapida crescita tecnologica. Parallelamente, il gruppo ha esaminato 517 studi scientifici sugli habitat marziani. Gran parte delle ricerche si concentra su modi per stampare in 3D rifugi utilizzando il suolo marziano locale e altre risorse in loco, per evitare di trasportare materiali pesanti dalla Terra. Materiali come calcestruzzo a base di zolfo, resine polimeriche e compositi in fibra di basalto emergono come candidati promettenti. Tuttavia, molto meno lavoro collega questi metodi costruttivi al supporto vitale, alla schermatura dalle radiazioni o alle esigenze quotidiane delle persone che vivrebbero all’interno. In altre parole, stiamo imparando a costruire gusci robusti su Marte più rapidamente di quanto riusciamo a capire come renderli veramente abitabili.

Cosa significa per le case future sulla Terra e su Marte

Per un lettore non specialista, la conclusione principale è che la forma dei nostri edifici e il modo in cui li assembliamo contano tanto quanto la fonte energetica. Progetti compatti e tarati sul clima, abbinati a prefabbricazione e stampa 3D robotizzata, possono ridurre sostanzialmente il costo nascosto in termini di carbonio della costruzione, specialmente in aree remote o difficili. Lo stesso insieme di strumenti—geometria intelligente, moduli costruiti in fabbrica e robot in sito—potrebbe un giorno permetterci di stampare rifugi duraturi direttamente dal suolo marziano. Ma per trasformare questi habitat in vere case, gli ingegneri devono collaborare più strettamente con esperti di biologia, medicina e comportamento umano. Solo unendo metodi costruttivi a bassa emissione con interni sani e centrati sulle persone potremo creare strutture che siano sia rispettose del pianeta sia adatte alle persone, sia che stiano in un deserto polare sulla Terra o sulle pianure rosse di Marte.

Citazione: Cai, G., Sun, L., Xu, H. et al. Robotic prefab 3D printing buildings in extreme environments toward Martian habitats. npj Space Explor. 2, 11 (2026). https://doi.org/10.1038/s44453-025-00025-6

Parole chiave: costruzione prefabbricata, stampa 3D di edifici, carbonio incorporato, habitat marziani, robotica per l’edilizia