Sostituire il cemento con la scoria per ridurre l'impatto ambientale del Calcestruzzo

Sul tema del calcestruzzo green ho trovato un interessante articolo di Georg Mathisen, Norwegian University of Science and Technology, sulla sostituzione del cemento con la scoria proveniente da un altro ciclo ambientale, al fine di ridurre le emissioni di gas serra legate alla produzione di calcestruzzo.

Ecco una sintesi della pubblicazione.

"Nei nostri esperimenti, siamo riusciti a sostituire fino al 40% del cemento comunemente utilizzato nel calcestruzzo", afferma il ricercatore senior Per Anders Eidem presso SINTEF Helgeland, situato a nord della Norvegia.

Attraverso l'utilizzo di una scoria finemente polverizzata come additivo legante, i ricercatori sono riusciti a ottenere notevoli riduzioni nell'impronta climatica del calcestruzzo.

Questo metodo ha portato a una sorprendente riduzione fino al 95% delle emissioni di gas serra, se confrontato con l'uso del tradizionale cemento. Al giorno d'oggi, ben l'8% delle emissioni globali di gas serra deriva dalla produzione di calcestruzzo.

"Ciò che è entusiasmante è che i produttori di cemento stanno riconoscendo la necessità di agire per ridurre l'impronta climatica del loro prodotto e rendere il calcestruzzo più sostenibile", afferma Eidem.

Da Sottoprodotto Industriale a Componente Eco-sostenibile

Per Anders Eidem sta conducendo ricerche sui calcestruzzi in cui una parte significativa del legante di cemento tradizionale viene sostituita con una scoria chiamata Silica Green Stone, o SiGS. Questo progetto è noto come VALSiGS. Il SiGS è un sottoprodotto derivante dalla produzione di silicomanganese, un elemento chiave nella produzione di acciaio.

"La scoria SiGS è tradizionalmente stata utilizzata come materiale di riempimento industriale, ma l'azienda produttrice di manganese, Eramet, ha cercato una nuova destinazione per questo materiale", spiega Eidem.

"L'aggiunta di tali sottoprodotti al calcestruzzo rappresenta solo una delle molteplici iniziative che i produttori di cemento stanno sperimentando per affrontare la questione delle emissioni di gas serra", afferma Eidem. "Un altro esempio è l'uso della cenere volante proveniente dalle centrali a carbone, ma l'accesso a questo materiale è sempre più limitato e probabilmente non sarà disponibile in grandi quantità", aggiunge.

La scoria derivante dalla fusione del ferro è un altro sottoprodotto comunemente impiegato nella produzione di cemento. "La scoria SiGS che stiamo studiando ora ha alcune proprietà simili a quelle ottenute dalla produzione di ferro nei forni a coke", spiega Eidem. "Quando viene ridotta in una polvere finissima, la scoria acquisisce proprietà leganti che le permettono di reagire e sostituire parte del componente di cemento", continua.

Una scoria polverizzata

Per condurre test sulla scoria SiGS, SINTEF ed Eramet hanno collaborato con specialisti nella pavimentazione in calcestruzzo di Aaltvedt Betong e con produttori di lastre prefabbricate Block Berge Bygg.

"Hanno macinato la scoria per capire come si comporterebbe come sostituto del cemento", precisa Eidem. "Eramet ha raffreddato il SiGS e l'ha ridotto in polvere con le stesse dimensioni delle particelle di cemento. Hanno poi creato una miscela di calcestruzzo asciutto, simile a quella utilizzata per la produzione di pavimentazioni, e una miscela umida, simile a quella utilizzata nelle costruzioni edili", aggiunge.

"In entrambi i casi, abbiamo ottenuto risultati eccezionali", afferma Eidem, riferendosi alle misurazioni di resistenza effettuate sulle miscele di calcestruzzo. I ricercatori hanno condotto questi test dopo 28 giorni, che rappresenta il periodo standard per le prove di resistenza del calcestruzzo.

La resistenza del calcestruzzo aumenta con il tempo, molto oltre il periodo di 28 giorni. Al momento, i ricercatori ritengono che il "calcestruzzo SiGS" sia abbastanza robusto per essere utilizzato per gli stessi scopi del calcestruzzo tradizionale, privo di aggiunte di scoria, dopo questo periodo di tempo.

"Inizialmente, la sua resistenza è inferiore, ma dopo 28 giorni essa aumenta al punto da equipararsi a quella del cosiddetto cemento ecologico, almeno nel caso della miscela di calcestruzzo asciutto", sostiene Eidem.

I risultati sono stati sorprendenti, persino quando il 40% del cemento è stato sostituito con la scoria SiGS. Tuttavia, nella prossima fase del progetto, quando il calcestruzzo SiGS verrà testato su scala maggiore, è probabile che una percentuale minore di scoria SiGS verrà incorporata nelle miscele rispetto agli esperimenti iniziali.

Riduzione del 95% delle emissioni

Il grado in cui le miscele di cemento SiGS possono essere considerate più eco-friendly rispetto a quelle di cemento tradizionale dipende da molti fattori, tra cui il metodo di generazione dell'elettricità utilizzata nella loro produzione. Tuttavia, una prima stima indica che l'impronta di carbonio del cemento tradizionale è tra 20 e 25 volte superiore a quella delle miscele SiGS. In altre parole, l'uso del SiGS può comportare una riduzione del 95% delle emissioni di gas serra rispetto al cemento tradizionale.

"Il SiGS offre notevoli vantaggi", conclude Eidem.

Adesso il SiGS e leganti di altri produttori saranno testati come parte di importanti progetti pilota. "Questi test saranno svolti nell'ambito di un progetto globale finalizzato allo sviluppo di strade più eco-sostenibili", dichiara Christian John Engelsen, Chief Research Scientist presso SINTEF Community.

"La scoria sarà sottoposta a ulteriori test al fine di valutarne la sostenibilità sia nella catena di approvvigionamento che nell'utilizzo dei materiali associati alle costruzioni stradali", conclude Engelsen.

Fonte: Replacing cement with slag in concrete manufacture to reduce its climate footprint, techxplore.com