Costruire con la CO2: l'uso del Biochar nel Calcestruzzo

La redazione di Ingenio ha ritrovato una interessante pubblicazione relativa al cosiddetto calcestruzzo green, ovvero, che riguarda l'uso del Biochar.

Il biochar è un tipo di carbone prodotto dalla carbonizzazione termica di materiale organico in assenza di ossigeno (un processo noto come pirolosi). È un prodotto ricco di carbonio e poroso, ottenuto dalla trasformazione di biomasse come legno, rifiuti agricoli, sterpaglie, e persino residui organici come letame.

La caratteristica principale del biochar è la sua stabilità: non si decompone facilmente, permettendo così di intrappolare il carbonio per lunghi periodi di tempo.

Trasformare il Biochar in Pellet per ridurre le emissioni nella produzione di Calcestruzzo

Al laboratorio di Concrete & Asphalt dell'Empa, un team guidato da Pietro Lura sta sviluppando un processo per integrare il biochar nel calcestruzzo.

Il biochar è prodotto tramite un processo di carbonizzazione pirolica della biomassa in assenza di ossigeno e consiste in un alto livello di carbonio puro – il carbonio che le piante hanno estratto dall'atmosfera sotto forma di CO₂ durante la loro crescita.

Mentre la combustione delle piante emette CO₂, nel biochar essa rimane legata a lungo termine.

Tuttavia, l'integrazione non trattata del biochar nel calcestruzzo può portare a difficoltà a causa della sua elevata porosità.

I ricercatori propongono di trasformare il biochar in pellet.

"Questi aggregati leggeri esistono già da altri materiali come l'argilla espansa o le ceneri volanti. L'industria ha l'esperienza nel gestire questi materiali, aumentando le probabilità che il concetto venga messo in pratica," spiega il ricercatore Empa Mateusz Wyrzykowski.

I pellet sono prodotti mescolando il biochar con acqua e cemento in una betoniera a padella rotante, ottenendo piccoli pellet con diametro tra 4 e 32 millimetri. Questi pellet vengono poi utilizzati per produrre calcestruzzo normale delle classi di resistenza C20/25 a C30/37, le più utilizzate oggi nell'ingegneria civile.

Verso l'Emissione Zero con il Calcestruzzo con Biochar

Con una proporzione del 20% in volume di pellet di carbonio nel calcestruzzo, si raggiunge l'emissione netta zero.

La quantità di carbonio immagazzinato compensa tutte le emissioni prodotte nella produzione sia dei pellet sia del calcestruzzo.

Inoltre, il potenziale di emissioni negative è particolarmente evidente per il calcestruzzo leggero (densità circa 1.800 kg/m³): un'aggiunta del 45% in volume di pellet di carbonio nel calcestruzzo porta a emissioni negative totali di –290 kg CO₂/m³.

Per il capo laboratorio Pietro Lura, la ricerca nel suo laboratorio è un contributo cruciale al raggiungimento degli obiettivi climatici. Egli vede il biochar, che ha servito come materiale modello nella ricerca attuale, non come la fonte principale di carbonio, ma piuttosto richiama l'attenzione sul concetto più ampio di "Mining the Atmosphere", perseguito da diversi laboratori dell'Empa.

Questo prevede la produzione di metano sintetico utilizzando energia solare, acqua e CO₂ dall'atmosfera nelle regioni soleggiate del mondo, seguita dalla piroscissione del gas sintetico.

Questo processo produce idrogeno, utilizzabile come vettore energetico nell'industria o nella mobilità, e carbonio solido, che può essere trasformato in pellet, simili al biochar, e incorporato nel calcestruzzo. "Così facendo, si estrae effettivamente carbonio dall'atmosfera e si contribuisce attivamente alla riduzione delle emissioni di CO₂," spiega Lura.

Conclusione: Verso un futuro sostenibile nel settore delle costruzioni

L'integrazione del biochar nel calcestruzzo rappresenta un passo importante verso la realizzazione di un settore edile più sostenibile e climaticamente neutro.

Con la continua ricerca e sviluppo in questo ambito, si apre la strada a nuove metodologie costruttive che non solo riducono l'impatto ambientale, ma contribuiscono attivamente alla riduzione della CO2 atmosferica.

Il biochar, insieme alle tecnologie emergenti come il "Mining the Atmosphere", pone le basi per un futuro in cui le costruzioni non solo ospitano attività umane ma partecipano attivamente alla lotta contro il cambiamento climatico.

Fonte:

Processing biochar into pellets to offset emissions in concrete production

New Perspectives on Emission-Free Concrete