Nuovi tipi di cemento per un’architettura sostenibile: opportunità e sfide

23 Gennaio 2024

Il cemento è un materiale da costruzione fondamentale utilizzato in una vasta gamma di applicazioni, tra cui edifici, strade, ponti e infrastrutture. La sua produzione, tuttavia, implica processi ad alta intensità energetica che generano grandi quantità di gas serra, tra cui anidride carbonica, ossido di azoto e biossido di zolfo. 

Per ridurne l’impatto ambientale, un’ampia gamma di attori nel settore delle costruzioni, dalle Università ai Centri di ricerca, fino alle aziende più all’avanguardia, sta indirizzando i propri sforzi al fine di identificare le fasi produttive più impattanti dell’intera filiera (dall’estrazione delle materie prime sino alla realizzazione dei manufatti architettonici) mirando a superare le limitazioni delle formulazioni tradizionali e ad apportare un cambiamento significativo nell’impatto ecologico del comparto.

• Le recenti ricerche e sviluppi hanno dato vita a molteplici categorie di cementi innovativi:
• Cementi prodotti con materiali riciclati: incorporano materiali di scarto di altri settori produttivi, come scorie d’acciaio e rifiuti da costruzione, riducendo significativamente l’uso di risorse non rinnovabili e le emissioni di CO². Una categoria particolare è il cemento biodinamico che utilizza materiali di scarto o sottoprodotti delle filiere agroindustriali (calce, argilla e fibre vegetali), ed offre un’alternativa ecologica ai cementi tradizionali. Alcune di queste tipologie di cemento, arrivano ad incorporare quote significative di materiali riciclati (superiori all’80%) e si distinguono per le loro proprietà fotocatalitiche, che consentono di assorbire alcuni degli inquinanti presenti nell’aria.
• Calcestruzzo a emissioni zero: diversi centri di ricerca stanno sviluppando processi di produzione del cemento che catturano e stoccano le emissioni di anidride carbonica; l’Università del Colorado-Boulder, ad esempio, sta sperimentando un innovativo calcestruzzo a emissioni zero, che utilizza calcare derivato dalle alghe. Questo processo sfrutta la capacità naturale delle alghe di produrre calcare durante la fotosintesi, fissando dunque la CO² atmosferica ed offrendo un’alternativa ecologica e carbon free al cemento tradizionale.
• Biocemento autoguarente: l’Università di Delft ha sviluppato un rivoluzionario “Bioconcrete” che si “auto guarisce” grazie ad alcuni ceppi  batterici incorporati nella miscela. Questi microrganismi producono sostanze calcaree che riparano automaticamente le crepe del cemento, migliorandone la durata e riducendo la manutenzione delle strutture in calcestruzzo.
• Ultra-High-Strength Concrete (UHSC): Questa tipologia di cemento è nota per la sua eccezionale resistenza, con una resistenza alla compressione di 200 MPa.
• Self-Compacting Concrete (SCC): Questo tipo di cemento semplifica il processo di costruzione, riducendo i costi di manodopera e i tempi di costruzione.
• Queste differenti innovazioni non sono solo utili in quanto contribuiscono alla riduzione delle emissioni di CO², ma promuovono anche un’economia circolare nel settore delle costruzioni. La chiave per il successo di questi processi è garantire che i materiali riciclati mantengano o migliorino le proprietà del cemento, come la resistenza meccanica e la durabilità a lungo termine.
• Rimangono alcune sfide importanti con cui confrontarsi tra cui:
• Disponibilità e qualità dei materiali riciclati: Una delle principali sfide è garantire un approvvigionamento costante e la costanza nella qualità dei materiali riciclati, standardizzati dal punto di vista delle caratteristiche meccaniche e tecnologiche. La variabilità nella composizione e nella qualità di questi materiali può influenzare la resistenza e la durata nel tempo del cemento finito.
• Costi e investimenti iniziali: Lo sviluppo e la produzione di nuovi tipi di cemento possono richiedere investimenti significativi in ricerca e sviluppo, nonché nell’aggiornamento delle attrezzature esistenti. I costi iniziali più elevati dei cementi innovativi rispetto a quelli tradizionali possono essere un deterrente, specialmente in progetti con budget limitati. Un aspetto non secondario da tenere in considerazione è anche la resistenza al cambiamento e nell’adozione di nuove tecniche e materiali.
• Normative e standard di settore: L’adozione di nuovi tipi di cemento deve essere supportata da normative e standard di settore adeguati. La lentezza nell’aggiornamento di queste normative può limitare l’utilizzo di cementi innovativi in progetti regolamentati.
• L’AEA (Agenzia Europea per l’ambiente) stima che il solo uso di cemento a base di materiali riciclati potrebbe ridurre le emissioni di CO² del settore delle costruzioni dell’UE del 20% entro il 2050 e, l’adozione di nuovi tipologie di cemento tradizionale migliorate come l’UHSC potrà contribuire a ridurre i costi di costruzione e manutenzione, rendendo le costruzioni più sostenibili dal punto di vista economico.

Le innovazioni nel campo del cemento rappresentano dunque un importante passo avanti verso un’architettura più sostenibile, ma è importante affrontare le sfide e le limitazioni associate ai nuovi materiali per garantire la loro adozione su larga scala, riducendo l’impatto ambientale e aprendo nuove prospettive nel design architettonico: questi nuovi materiali stanno già ridefinendo il futuro delle costruzioni in chiave ecologica e sostenibile, mostrando nuove potenzialità di un settore in rapida e profonda  trasformazione.

Bibliografia

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Autore Alberto Forte