La casa ecologica

Cemento e calcestruzzo sempre più green

Per costruire una casa ecologica si studiano materiali già in uso ma che con determinate lavorazioni potrebbero diventare compatibili con l’ambiente e a bassa o a zero emissioni
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Il cemento verde. Il cemento green piace molto. Lo dimostra una previsione di mercato secondo cui il valore di mercato globale del calcestruzzo green, valutato 15,68 miliardi di dollari nel 2017, si stima raddoppierà il suo valore. Anzi, raggiungerà i 42,75 miliardi di dollari entro il 2026 con un CAGR del 13,36% (Fonte: Maximize Market Research).
il processo chimico e termico direttamente implicato nella produzione di oltre 4 miliardi di tonnellate di cemento è responsabile oggi dell’8% circa delle emissioni globali di CO2. Ciò significa che bisogna pensare a soluzioni efficaci nell'intento di riduzione di emissioni che, con questo quantitativo, potrebbero raggiungere livelli estremi.

Ma la parola cemento fa pensare a quanto di più lontano vi possa essere dall’eco sostenibilità in edilizia e non solo, dato che i materiali cementizi costituiscono più della metà di tutti quelli utilizzati nel mondo in ogni attività. Eppure, si potrebbero tagliare le emissioni inquinanti fino all’80% nella sua produzione e di quella del calcestruzzo, di cui è usato come legante. Come ciò sia possibile lo illustra uno studio commissionato dallo European Climate foundation e condotto da un team di ricerca dello Swiss Federal Institute of Technology di Zurigo e dell’École Polytechnique Fédérale di Losanna.
 
Cemento dal riciclaggio. A livello europeo, il settore delle costruzioni è la principale fonti di rifiuti. Ma la buona notizia è che quasi il 90% può essere riciclato. Così cemento e calcestruzzo potrebbero svolgere un ruolo importante non solo nell’economia europea, segnala lo studio, ma permetterebbe di raggiungere gli obiettivi dell’accordo di Parigi. Tuttavia, l’obiettivo zero emissioni è particolarmente complicato per il settore in cui quasi il 40% delle emissioni sono generate dal consumo energetico necessario a produrre questo materiale.

Ed è qui che lo studio illustra come riuscire a rendere green questo legante. Si parte dal fatto che più del 60% delle emissioni derivano dalla decomposizione chimica del calcare – carbonato di calcio (CaCO3) – in anidride carbonica; il calcare “è una fonte di calcio utilizzata per produrre il componente basilare del cemento, il clinker, che reagisce con l’acqua a temperatura ambiente per produrre un materiale resistente e durevole. Se, da una parte, non esiste un’alternativa pratica all’uso del calcare data la sua abbondanza e distribuzione diffusa nella crosta terrestre, la carbon footprint neutra può essere raggiunta recuperando questa CO2 “chimica”. E qui potrebbero essere efficaci le tecnologie per la cattura e il sequestro di anidride carbonica (CCS). Ma hanno due limiti: sono in fase di sviluppo e richiedono ingenti investimenti in termini di capitale e costi operativi. Secondo gli autori dello studio le tecnologie CCS potranno essere impiegate in modo corrente in futuro, una volta attuati investimenti e adottate comunemente, mentre ora occorre centrare l’obiettivo in tempi relativamente certi mettendo in atto quattro strategie.
 

Cemento green e circular economy. Si possono ridurre le emissioni di CO2 migliorando innanzitutto l’efficienza energetica dei cementifici, partendo dai forni e usando combustibili alternativi più ecosostenibili. Inoltre, occorre ridurre il contenuto di clincker, sostituendone una parte con materiali cementizi supplementari (costituiti da cenere volante, pozzolana e scorie d’altoforno), anche nella produzione del calcestruzzo. Va poi ridotto il contenuto di cemento, con un adeguato mix nella generazione del calcestruzzo e nella quantità stessa del legante e degli aggregati.
 
Infine, occorre ottimizzare anche gli stessi prodotti da costruzione. In media, il 50% di questo materiale è utilizzato per l’edilizia, il 30% per strutture di ingegneria civile e il resto impiegato per lavori di manutenzione. Se le strutture di ingegneria civile sono spesso progettate attentamente e la loro forma è il risultato di un attento studio e di un uso mirato del quantitativo di calcestruzzo da usare, il discorso cambia se si considerano i materiali edili, nella cui progettazione si tende a impiegare meno tempo per ottimizzare il design e dove una certa abitudine a costruire sempre nello stesso modo provoca un uso eccessivo di materiali. È chiaro che un miglioramento in questo comparto porterebbe a un risparmio di materiali e una conseguente riduzione di energia impiegata per la loro realizzazione e il conseguente taglio di emissioni in atmosfera.
 
C’è poi un ulteriore, fondamentale, modo per migliorare le cose e passa dall’economia circolare. Ridurre le emissioni utilizzando aggregati riciclati: permette, inoltre, di ridurre la distanza di trasporto materiali rispetto ai corrispettivi naturali. In questo caso servono materiali riciclati quanto più puri. In questo senso è fondamentale che nell’azione di riciclo sia fatta un’operazione di differenziazione dei materiali a fine vita perché si possano trasformare i rifiuti in nuove opportunità utili per l’industria e amiche dell’ambiente.
 
I produttori. In Europa il più grande produttore continentale di cemento, LafargeHolcim, sta intensificando gli investimenti per ridurre le proprie emissioni di anidride carbonica man mano che la pressione sull’industria si fa sempre più forte per contenere l’inquinamento e le emissioni che contribuiscono sensibilmente al riscaldamento globale. La multinazionale ha speso circa 160 milioni di dollari in 80 progetti in tutta Europa per ridurre del 15% entro il 2022 le emissioni annue dei processi di produzione del cemento.

La ricerca. Mentre l’industria lavora a ridurre la sua impronta ambientale, la ricerca è attiva nel trovare nuove vie sempre più green per il cemento. Tra queste, ci sono gli scienziati della Far Eastern Federal University, in Russia, che hanno sviluppato un nuovissimo eco-calcestruzzo che dimostra elevate performance. In particolare, la resistenza alla compressione del nuovo prodotto è tre volte superiore rispetto alle tradizionali miscele di calcestruzzo e così pure la resistenza al gelo. Anche le doti di impermeabilità sono straordinarie. Per creare questo cemento speciale il gruppo ha lavorato sulle analogie dei materiali da costruzione con quelli naturali. In questo caso il riferimento sono le arenarie e altri conglomerati montani. Contemporaneamente ha provveduto a ridurre il quantitativo di acqua per la produzione del calcestruzzo a favore di super fluidificanti di nuova generazione.

Dalla Russia alla Corea, lo studio si concentra sulla possibilità di riutilizzare le ceneri volanti, presenti nelle centrali a carbone, per creare prodotti per le costruzioni. Questi sottoprodotti si generano nella combustione di carbone polverizzato. La ricerca è talmente promettente che lo scorso settembre l’università pubblica coreana Ulsan National Institute Of Science And Technology ha trasferito la ricerca a livello industriale, destinandola alla Hawoo Eco-friendly Construction Materials. La possibilità di sfruttare degli scarti inquinanti per tramutarli, debitamente ingegnerizzati, in prodotti ecocompatibili è decisamente interessante per Paesi come quello asiatico che si affida per il 70% da carbone e dal nucleare per le sue esigenze energetiche.

Sono sempre le ceneri volanti, questa volta derivate dai rifiuti industriali, al centro della ricerca degli scienziati della lituana Kaunas University of Technology. La squadra, in particolare, sta sviluppando metodi per produrre calcestruzzo senza usare il cemento, suo legante tradizionale, sostituendolo con quest’alternativa pienamente inserita nei principi dell’economia circolare. Da quanto scrivono i ricercatori, il prodotto finale è più resistente agli effetti dannosi dell’acido e più stabile.

Sempre in tema di cenere, un gruppo di ricerca del Mit (Massachusetts Institute of Technology), insieme a scienziati del Kuwait, ha scoperto che le rocce vulcaniche, se polverizzate in cenere, possono essere impiegate come additivo sostenibile nelle strutture in calcestruzzo.

Calcestruzzo green prodotto con la CO2. Lo si può produrre sottraendo così gas serra all’ambiente. Si tratta di una nuova tecnologia, sviluppata in Australia, che cattura le emissioni di CO2, il maggiore dei gas serra e le trasforma in calcestruzzo e in altro materiale da costruzione. Il processo della durata di circa un'ora, partendo da grandi bombole di anidride carbonica è stato dimostrato dalla compagnia australiana Mineral Carbonation International (MCI) nell'Università di Newcastle a nord di Sydney, dove è stato avviato uno speciale programma di ricerca. La tecnologia comporta la combinazione permanente in carbonati solidi di anidride carbonica con polvere di serpentinite, la roccia i cui minerali si trasformano nella pietra ornamentale detta serpentino. Il processo imita, a velocità estremamente accelerata, la trasformazione naturale causata dalla pioggia e dagli altri agenti atmosferici che produce tipi comuni di rocce in milioni di anni. Questi carbonati e prodotti secondari del silicio possono essere usati in prodotti edilizi come calcestruzzo e cartongesso, creando materiali da costruzione verdi, di cui vi è una grande richiesta dal settore. Il serpentino è una risorsa diffusa e disponibile prontamente, per assorbire la CO2.