La rivoluzione sostenibile della produzione del cemento è possibile?

La rivoluzione sostenibile della produzione del cemento è possibile?

Sì è possibile. Per più motivi, il primo riguarda sostanzialmente i soldi.

Il cemento nelle costruzioni è insostituibile. O almeno lo è solo in parte, perchè non possiamo pensare di realizzare un'opera che non abbia fondazioni in calcestruzzo, dove ovviamente troviamo il cemento, o una galleria con un rivestimento senza shotcrete, che è fatto con il cemento ... e per molte delle componenti dell'edilizia non ci sono soluzioni concorrenziali nel rapporto costo/prestazioni che possono confrontarsi con questo materiale.

Questa caratteristica ha rappresentato un bene e un male per l'industria del cemento, perchè la posizione di leadership probabilmente ne ha anche rallentato lo sviluppo.

Non sto dicendo che il settore non abbia fatta ricerca.

Il settore ha sempre fatto ricerca per migliorare le prestazioni dei prodotti, i processi, i sistemi di riduzione dell'impatto sull'ambiente.

Ma si è sempre ragionato in un'ottica di miglioramento continuo. Oggi è grazie a questa ricerca che il cemento si produce in modo efficiente e rispettoso dell'ambiente, o meglio, senza creare impatti di inquinamento sul territorio, anzi con la possibilità di riusare i Rifiuti solidi Urbani nel ciclo e teleriscaldare i territori. Una risorsa per le costruzioni, per il lavoro, per il territorio.

La questione della CO2 e dell'impronta climatica con gli obiettivi 2050 ha però cambiato i punti di riferimento e ha costretto il settore a muoversi in modo diverso, anche attraverso la ricerca di soluzioni di tecnologie disruptive.

La prova ne è che tutto di un tratto sono cominciate a diffondersi a livello internazionale ricerche mirate non solo a migliorare ma a cambiare il settore.

Un cambio di paradigma per il settore del cemento

Cemento dai gusci di gamberi e aragoste, geopolimeri, riuso di calcestruzzi vecchi nella produzione di clincker ... sono tante le soluzioni che si stanno studiando, con Ingenio ne abbiamo riprese molte.

Oggi tuttele aziende e numerosi centri di ricerca e start up innovative stanno sudiando soluzioni disruptive che consentano al settore del cemento di trovare soluzioni che possano essere un'alternativa allo stoccaggio del carbonio.

Questa spinta sta cambiando radicalmente il settore anche a livello di filiera.

Si parla di calcestruzzi con cementi di miscela a basso tenore di clinker, di aggiunte minerali in grandi quantità ... i produttori di calcestruzzo stanno cambiando i loro mix design, quelli che realizzano gli additivi stanno migliorando i loro prodotti perchè possano essere ottimizzati per i nuovi leganti, ... e le normative spingono sempre più verso l'uso di prodotti da riciclo. Proseguono inoltre gli studi sui sistemi di alimentazione energetica dei forni, dei sistemi di cattura interna della CO2, ... siamo insomma di fronte a un cambiamento epocale.

Siamo in una fase di tale transizione che è difficile dire quale cemento, quale additivo, quale calcestruzzo sarà previsto e utilizzato nel 2033, ovvero fra soli 10 anni.

Allora torniamo alla domanda di partenza: ce la faremo? sì, è una questione di soldi, perchè oggi il settore si è impegnato in questa attività di ricerca con investimenti importanti.

Perchè è un settore importante nell'economia mondiale. Senza cemento l'economia si ferma.

Il potere dell'elettrochimica per trasformare il modo in cui si produce il cemento

Tra le ricerche in corso ve ne è una molto interessante che riguarda proprio la produzione del legante.

Una startup con sede a Boston è determinata a affrontare questo problema: Sublime Systems, un'azienda dedicata a rivoluzionare la produzione di cemento, sta sfruttando il potere dell'elettrochimica per trasformare il modo in cui costruiamo e ridurre l'impatto ambientale di questo materiale cruciale.

Tradizionalmente, il processo di produzione del cemento si basa pesantemente sui combustibili fossili, con conseguenti emissioni significative di anidride carbonica. Inoltre, il processo di produzione richiede temperature estremamente elevate, che superano i 1.500 °C. Sublime Systems si propone di affrontare queste sfide utilizzando l'elettrochimica per rivoluzionare la produzione di cemento.

I cofondatori dell'azienda, Yet-Ming Chiang e Leah Ellis, entrambi rinomati per la loro esperienza nella tecnologia delle batterie, si sono avventurati nel settore dei materiali da costruzione dopo il successo ottenuto al MIT. Il loro approccio innovativo prevede l'utilizzo di una serie di reazioni chimiche alimentate dall'elettricità per trasformare i minerali in cemento.

Sin dalla sua fondazione nel 2020, Sublime Systems ha compiuto progressi significativi nel trasferire i risultati ottenuti in laboratorio alle applicazioni reali.

L'impianto pilota di Sublime Systems, che ha avviato le operazioni nel novembre 2022, rappresenta una fusione di diverse industrie. Il sito incorpora elementi di una birreria, un'operazione di estrazione mineraria e una fabbrica di produzione di cemento. Sfruttando gli sviluppi tecnologici provenienti da settori come l'estrazione mineraria e la produzione chimica, l'azienda ha risolto con ingegno numerosi problemi tecnici riscontrati nella produzione di cemento.

Mike Corbett, responsabile dell'ingegneria di Sublime, spiega che ricercare soluzioni in altri settori per problemi simili è una pratica comune.

Sebbene l'impianto pilota rappresenti un progresso significativo, Ellis lo descrive saggiamente come "una fabbrica di cemento per formiche" se confrontato con l'intero settore. Per avere un impatto significativo, Sublime Systems mira a costruire un impianto dimostrativo in grado di produrre circa 100 tonnellate di cemento al giorno. Questa scala consentirebbe all'azienda di guadagnare visibilità all'interno dell'industria del cemento. L'obiettivo è rendere operativo questo impianto entro il 2025. Successivamente, Sublime Systems prevede di raggiungere la produzione su scala commerciale, con una produzione di circa un milione di tonnellate di cemento all'anno.

Leah Ellis, CEO di Sublime Systems, è stata riconosciuta come una delle 35 innovatrici sotto i 35 anni da MIT Technology Review nel 2021. Il suo lavoro pionieristico ha senza dubbio contribuito all'avanzamento della produzione sostenibile di cemento. Per saperne di più sui suoi notevoli risultati, vi invito a leggere l'articolo dedicato.

Altre ricerche in corso sulla produzione sostenibile del cemento

Mentre Sublime Systems esplora il potenziale dell'elettrochimica nella produzione di cemento, si stanno anche esplorando altre approcci innovativi.

Ad esempio, l'iniezione di anidride carbonica nel materiale ha dimostrato di essere un metodo alternativo promettente. Ne abbiamo parlato più volte su INGENIO, per esempio nell'articolo "CarbonCure, la soluzione per il calcestruzzo sostenibile: casi di studio".

un altro approfondimento lo abbiamo fatto con l'intervista "Calcestruzzo e sostenibilità ambientale: il prezioso supporto della chimica all'economia circolare"

E ancora, abbiamo parlato del  cemento innovativo e sostenibile ECOPlanet Prime a base di pozzolana naturale calcinata di Holcim con l'articolo "Cemento Green: Holcim lancia l'innovativo ECOPlanet Prime".

Di questi casi ne abbiamo parlato molto e a livello internazionale, così come abbiamo cominciato a parlare dei cementi speciali e di miscela.

Tra gli articoli pubblicati ricordo "I vantaggi dei cementi solfoalluminosi per un'edilizia sostenibile" così come l'articolo "Le regole per il mix design di un calcestruzzo con ceneri volanti" per quanto riguarda l'uso di aggiunte nel calcestruzzo.

Continueremo ad approfondire questi argomenti, con l'obiettivo di dare un contributo alla ricerca "disrupiva" del settore di migliorare il suo impatto sull'ambiente prima del 2050.