Verso un cemento più ecologico

Secondo solo all'acqua, il calcestruzzo è il materiale più utilizzato al mondo. Si stima che, su scala globale, utilizziamo ogni anno oltre 25 miliardi di tonnellate di calcestruzzo nuovo, ovvero più di tre tonnellate di calcestruzzo a persona. Con la continua industrializzazione di Cina, India e altri Paesi, l'uso globale del calcestruzzo non potrà che crescere.

Perché questo tema?

Poiché la produzione del cemento, ingrediente principale del calcestruzzo, è responsabile del 5% dell'anidride carbonica globale (CO₂) emissioni attribuite all'attività umana, che potrebbero essere un fattore che contribuisce al cambiamento climatico globale.

L'anidride carbonica viene emessa in diversi punti del processo di produzione del cemento. Innanzitutto, c'è l'energia consumata per estrarre il calcare, un componente primario del cemento, e trasportarlo all'impianto di produzione.

Una volta arrivato nell'impianto, il calcare viene miscelato con acqua e altri materiali e poi sottoposto a un processo chimico chiamato "calcinazione". Questo processo richiede la cottura del calcare e degli altri ingredienti a temperature estremamente elevate, circa 2700 gradi Celsius.

La calcinazione produce sia CO2 diretta che indiretta₂ emissioni. Il rapporto della Cement Sustainability Initiative stima che il 60% delle emissioni di CO₂ Le emissioni del cementificio sono dovute direttamente alla reazione chimica innescata dal processo di calcinazione stesso. L'altro 40% proviene dalle emissioni indirette associate a questo processo: la CO₂ liberata dai combustibili fossili necessari per accendere i forni e produrre il calore necessario.

Poiché il calcestruzzo continua a essere un elemento centrale nei progetti edilizi in tutto il mondo, si sta cercando un modo per renderlo un materiale più ecologico.

Nuove opzioni per ridurre l'impronta di carbonio del cemento

Un impatto significativo porta con sé opportunità significative. Poiché la produzione di cemento contribuisce in modo significativo alle emissioni di CO2 a livello mondiale₂ emissioni, modifiche vantaggiose al processo produttivo potrebbero ridurle sensibilmente.

Esistono tre punti chiave di opportunità per ridurre le emissioni di CO₂ emissioni:

1. Ridurre le emissioni indirette diminuendo i combustibili fossili necessari per accendere i forni per la lavorazione delle miscele di calcare.
2. Ridurre le emissioni dirette derivanti dal processo di calcinazione, generalmente riducendo la quantità di calcare necessaria o modificando la ricetta della miscela sottoposta alla calcinazione.
3. Utilizzare approcci di cattura e stoccaggio del carbonio (CSS) per intrappolare la CO₂ che viene emesso, direttamente o indirettamente, dal processo di produzione del cemento.

Sia le aziende commerciali che le istituzioni accademiche hanno ideato modi creativi per ridurre l'impronta di carbonio del cemento. Si ispirano sia alla natura che all'antichità per trovare nuove idee. Ecco alcune delle più promettenti:

• Calera, un'azienda californiana, cerca di prendere la CO₂ emesse da altre industrie e trasformano queste emissioni in materiale di base per il calcestruzzo, sostituendo così il calcare. Questo processo, modellato su come la natura crea le barriere coralline, filtra la CO2 raccolta₂ emissioni attraverso l'acqua di mare. Il risultato è un materiale gessoso che può essere utilizzato come ingrediente per il calcestruzzo e che non richiede il calore estremo del calcare per la lavorazione.
  
• Cemento di pietra verde: I ricercatori della Drexel University hanno scoperto che alcune parti delle antiche piramidi egizie erano realizzate in una forma di calcestruzzo, anziché scolpite nella pietra solida. Entusiasti della longevità delle piramidi, i ricercatori hanno studiato come rendere un materiale così durevole più ecocompatibile. Hanno iniziato combinando materiali riciclabili, per lo più scarti industriali, con minori quantità di calcare. Poi hanno aggiunto una piccola quantità di sostanza chimica alcalina alla miscela modificata, utilizzando un processo che richiede pochissimo calore. La loro stima è che questo cemento attivato con alcali emette il 97% in meno di COXNUMX.₂ rispetto al tradizionale cemento Portland.
• Ricerca del MIT: Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology non hanno modificato alcun ingrediente nella ricetta del cemento per ridurre le emissioni dirette di CO₂ emissioni. Invece, hanno modificato il rapporto degli ingredienti. Lo standard del settore per la creazione di un cemento resistente e stabile è stato un rapporto calcio/silice di 1:7. Mettendo in discussione la necessità di questo standard, i ricercatori hanno condotto dei test e hanno concluso che un rapporto di 1:5 non solo produceva un cemento più resistente, ma stimava anche che potesse ridurre le emissioni di COXNUMX.₂ emissioni derivanti dal processo produttivo fino al 60%.
  
• Ferrock™: Sviluppato presso l'Università dell'Arizona, questo è un sostituto del cemento Portland. Questo nuovo tipo di "cemento" è prodotto da polvere d'acciaio, uno scarto industriale. Il processo di conversione della polvere d'acciaio in un legante in grado di sostituire il cemento nel calcestruzzo richiede in realtà elevate quantità di CO2.₂. Pertanto, il processo di produzione di Ferrock™ assorbe CO₂ invece di emetterlo.

Queste opzioni possono davvero sostituire il cemento tradizionale?

Una cosa è scoprire come modificare la ricetta degli ingredienti del cemento in modo da ridurne l'impronta di carbonio. Ma è altrettanto importante chiedersi: queste modifiche al cemento hanno un impatto positivo sulle caratteristiche del calcestruzzo risultante?

Finora, le risposte sono state sorprendentemente positive, creando quella che sembra essere una situazione vantaggiosa per tutti. Ricercatori di aziende e università hanno condotto test di resistenza e durabilità e hanno scoperto che i loro nuovi prodotti producono un calcestruzzo che soddisfa o supera le caratteristiche di resistenza e durabilità del calcestruzzo realizzato con il collaudato cemento Portland.

Download gratuito: 4 motivi per cui il tuo calcestruzzo impiega un'eternità ad asciugarsi

Indipendentemente dalla rapidità con cui i protagonisti dell'industria del cemento orienteranno la società verso l'uso di cemento più ecologico, possiamo aspettarci che alcune cose rimangano invariate. Il processo di stagionatura del calcestruzzo (ovvero la reazione chimica che si verifica durante l'indurimento della miscela di cemento e acqua, formando il calcestruzzo) è ancora il punto in cui si stabiliscono le proprietà di durabilità del calcestruzzo.

Inoltre, anche se nuove miscele di calcestruzzo sperimentali potrebbero in futuro suggerire l'utilizzo di nuovi metodi di analisi dell'umidità del calcestruzzo, l'esigenza dell'installatore di avere un quadro accurato delle condizioni di umidità della soletta rimarrà invariata. Le informazioni sulle condizioni di umidità saranno sempre di fondamentale importanza per decidere se una soletta di calcestruzzo è pronta per la pavimentazione finita.

Le ricerche attuali mostrano chiaramente che il test di umidità del calcestruzzo più affidabile utilizza una sonda di umidità relativa (RH) in situ, come quelle che si trovano nel Wagner Meters Rapid RH^® kitL'utilizzo di altri test di umidità potrebbe comportare un rischio eccessivo di gravi danni al pavimento. Ricordate sempre: fare le cose per bene la prima volta non è solo una scelta economica, ma anche ecologica!

Jason Spangler

Jason vanta oltre 20 anni di esperienza nelle vendite e nella gestione delle vendite in diversi settori e ha lanciato con successo sul mercato una varietà di prodotti, tra cui gli originali test di umidità del calcestruzzo Rapid RH®. Attualmente lavora presso Wagner Meters come responsabile vendite dei prodotti Rapid RH®.

Ultimo aggiornamento il 6 dicembre 2021