Calcestruzzo e sostenibilità: alla ricerca dell’innovazione

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Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione maggiormente diffusi, viene impiegato per residenze, opere pubbliche ed infrastrutture. Ma il calcestruzzo è un materiale sostenibile? Nonostante le contrazioni subite dal mercato, la ricerca e l’innovazione nel settore cementifero sono fondamentali per ottenere sia un processo che un prodotto più rispettoso dell’ambiente.Calcestruzzo e sostenibilità: alla ricerca dell’innovazione

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Il cemento è uno dei materiali più largamente utilizzati in edilizia e non è raro che edifici studiati al dettaglio in termini di elevate prestazioni energetiche siano costruiti con questo materiale, non tra i più sostenibili.

La produzione del cemento è un processo dai costi ambientali ed energetici piuttosto elevati, ma negli ultimi anni si sono fatte numerose ricerche e sperimentazioni per rendere più virtuoso un materiale dagli indubbi vantaggi strutturali.

Quindi la domanda è, il cemento è – o meglio diventerà – un materiale sostenibile?

La produzione del cemento: numeri e costi ambientali

Secondo la relazione annuale AITEC (Associazione Italiana Tecnico Economica Cemento) i consumi mondiali nel corso del 2016 sono aumentati, toccando quantità di produzione pari a quasi 4 miliardi di tonnellate. Il primo mercato del settore è quello cinese, con un consumo di circa 2300 milioni di tonnellate. In Italia i numeri hanno, invece, indicato un’ulteriore contrazione del mercato, con la produzione (nel 2016) di 19,3 milioni di tonnellate (-7,2%) di cemento. Questo andamento è dovuto all’arresto degli investimenti nel settore delle costruzioni, successivo agli anni di crisi.

Consumi mondiali di cemento nel 2016
Consumi mondiali di cemento

L’industria cementifera mondiale è la responsabile di circa il 5% delle totali emissioni e la quantità di energia necessaria alla produzione di questo materiale è davvero molto elevata. Per il settore stesso i costi energetici, sui valori generati dal business, sono altamente incidenti, rappresentando più della metà dei costi di produzione. Soprattutto dopo COP 21 di Parigi, il tema delle emissioni, è diventato di primaria attenzione e le misure intraprese sono sempre più rigide e restrittive.

A questo si sommano la grande quantità di acqua necessaria alla sua produzione e la non riciclabilità.

È semplice comprendere la necessità di intraprendere la strada dell’innovazione, non solo di prodotto ma anche di processo e tecnologia, nonostante negli ultimi 40 anni l’industria del cemento abbia comunque fatto notevoli passi in avanti in termini di sostenibilità ed efficienza.La produzione del Calcestruzzo

Calcestruzzo ed emissioni di CO2

Come detto, uno dei problemi principali della produzione di calcestruzzo consiste nella quantità di emissioni prodotte. Proprio per questo sono state diverse le ricerche portate avanti negli anni per trovare soluzioni che permettessero l’abbattimento delle emissioni a carico del cemento.

Di alcuni anni fa sono altre due innovazioni. Nel 2012 l’Istituto Politecnico Nazionale del Messico (Cinevestav) ha brevettato un cemento sostenibile, che richiede la metà dell’energia termica necessaria per la produzione del cemento tradizionale ed è in grado di abbattere le emissioni di CO2. Di pochi anni successivi è la proposta di Brent Constantz, professore di Stantford, che ha studiato un calcestruzzo a partire dal carbonato di calcio. Fonte di calcio è l’acqua di mare e di carbonato lo sono gli scarichi di biossido di carbonio delle centrali elettriche. In sostanza un cemento fatto di inquinamento e CO2. L’idea arriva osservando il comportamento dei coralli, che si costruiscono un guscio in carbonato di calcio.Cemento può essere sostenibile?

Il calcestruzzo mangia smog

È italiana l’idea di un cemento “mangia-smog”, chiamato TX Active. Il progetto di Italcementi prevede la reazione del cemento ai raggi del sole, grazie a sostanze fotocatalitiche che catturano le sostanze inquinanti presenti nell’aria. Il lavoro di ricerca è durato una decina di anni e ha portato all’unione di ingredienti catalizzatori (anatasio) alla miscela del calcestruzzo. Ma la cosa più interessante è che questo principio, il TX Active, può essere aggiunto anche ad altre sostanze utilizzate in edilizia nella costruzione dell’ambiente urbano, come intonaci, asfalti e vernici.

Un cemento autopulente che fa il lavoro delle piante, precisamente sono sufficienti 1000 mq di cemento per abbattere la stessa quantità di inquinanti che assorbirebbero 80 piante sempreverdi.

Cemento mangia smog TX active
Il cemento mangia smog TX Active di Italcementi: I raggi del sole attivano una sostanza (detta fotocatalizzatore) che con un processo ossidativo trasforma sostanze organiche e inorganiche nocive in composti più innocui

Il calcestruzzo con lievito di birra e riso

È del novembre scorso il brevetto depositato da ENEA per un nuovo tipo di cemento cellulare, chiamato “cemento bioaerato autoclavato”.

Grazie alla sua struttura alveolare, dovuta alle bolle d’aria che si formano quando si miscelano i diversi componenti con la polvere di alluminio, questi cementi hanno basso peso specifico e ottime prestazioni in termini di isolamento, sia termico che acustico. L’innovazione introdotta da ENEA è stata quella di sostituire la polvere di alluminio con il lievito di birra miscelato ad acqua ossigenata.

Sicuramente, così, il cemento autoclavato è molto più green e i vantaggi sono molti, tra cui un miglioramento delle caratteristiche tecniche e la semplificazione del processo produttivo. Il tradizionale sistema costruttivo con cemento autoclavato, basato sull’uso di blocchi di forme e caratteristiche diverse, trova i suoi limiti nei costi dei materiali e degli impianti tecnologicamente avanzati per la produzione.

Anche in questi termini il brevetto di ENEA risolve le problematiche evidenziate, poiché non servono gesso e polvere di alluminio e i costi di impianto per la sicurezza sono ridotti.

Un provino di cemento bioaerato autoclavato e uno di calcestruzzo aerato autoclavato
A sinistra un provino di BAAC (cemento bioaerato autoclavato) e a destra uno di CAA (calcestruzzo aerato autoclavato)

Non di birra, ma di riso un cemento eco-sostenibile proposto ormai qualche anno fa da un’azienda texana. I ricercatori proposero un processo di combustione – che però richiedeva elevata quantità di energia – per ottenere ceneri di iolla prive di carbonio. Un silicio di origine vegetale utilizzabile per la produzione del calcestruzzo.