Caso studio
La circolarità del cemento occupa un ruolo fondamentale nella fase di decarbonizzazione che sta vivendo il settore edile. Riciclarlo significherebbe tagliare drasticamente le emissioni di anidride carbonica derivate dalla sua produzione che rappresentano circa il 7,5% di CO₂ totale indotta dalle attività umane.
Secondo un studio dell’Università di Cambridge, un modo per abbattere queste emissioni ci sarebbe. I ricercatori della prestigiosa università britannica hanno infatti sviluppato una tecnologia innovativa, definita “miracolosa”, che permette di ottenere un cemento a basse emissioni, adottabile su scala industriale e a costi ridotti.
La chiave della metodologia è nella valorizzazione del cemento di scarto che, solitamente utilizzato nel riciclo dell’acciaio per rimuovere le impurità, potrebbe essere invece anche un efficace sostituto del calcestruzzo, legante composto da sabbia, ghiaia, acqua e cemento.
Recenti test effettuati dal Materials Processing Institute, partner del progetto di ricerca, dimostrano come il cemento riciclato possa essere prodotto su larga scala in un forno elettrico ad arco, che se fosse alimentato da energia rinnovabile, genererebbe un prodotto a zero emissioni.
Come viene prodotto il cemento riciclato di Cambridge
Il calcestruzzo è composto da sabbia, ghiaia, acqua e cemento, che funge da legante. Sebbene rappresenti una piccola parte di questo mix, il cemento è responsabile di quasi il 90% delle emissioni di calcestruzzo.
Il cemento viene prodotto attraverso un processo chiamato clinkering, in cui il calcare e altre materie prime vengono frantumati e riscaldati a circa 1.450°C in grandi forni. Questo processo converte i materiali in cemento, rilasciando grandi quantità di CO₂.
Negli ultimi dieci anni, gli scienziati hanno studiato a fondo possibili sostituti del cemento e hanno scoperto che circa la metà del cemento presente nel calcestruzzo può essere sostituito con materiali alternativi, come le ceneri volanti. Ma per renderle solide, queste soluzioni devono essere attivate chimicamente.
“Non abbiamo abbastanza volume di materiali alternativi per tenere il passo con la domanda globale di cemento, che ammonta a circa quattro miliardi di tonnellate all’anno – ha dichiarato il professor Julian Allwood del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge – per arrivare a produrre un cemento a zero emissioni, dovevamo iniziare a pensare fuori dagli schemi”.
Così ai ricercatori dell’Università di Cambridge è venuto in mente il riciclo: il processo di clinkering richiede calore e la giusta combinazione di ossidi, già presenti nel cemento di scarto. Testando una serie di scorie, ottenute da rifiuti di demolizione, e con aggiunta di calce, allumina, silice e acciaio fuso, Allwood e colleghi hanno scoperto che è possibile “riattivare” il cemento usato e riciclarlo per produrre nuovo calcestruzzo.
Le barriere alla tecnologia
I ricercatori pensano che il processo Cambridge Electric Cemen potrebbe produrre un miliardo di tonnellate di cemento all’anno entro il 2050, che rappresenta circa un quarto dell’attuale produzione annuale.
Tuttavia, per arrivare a una produzione industriale di “cemento elettrico”, come lo chiamano le autrici e gli autori, ci sono una serie di ostacoli. In primis gli impianti di produzione del cemento esistenti non sono compatibili con questa tecnologia, quindi serviranno forni elettrici ad arco dedicati allo scopo.
Per raggiungere realmente un cemento a zero emissioni, i forni elettrici dovranno essere alimentati da fonti rinnovabili e vista la domanda di energia del processo, è un punto tutt’altro che scontato. Anche l’approvvigionamento di materie prime seconde rappresenta un’incognita. Da un lato non c’è molto calcestruzzo dismesso da riciclare, mentre i rottami d’acciaio ci sono in abbondanza, ma costano di più rispetto al cemento, quindi i due settori potrebbero avere difficoltà a collaborare per differenti valutazioni sull’economicità dei progetti.
Ora il primo obiettivo delle ricercatrici e ricercatori dell’Università di Cambridge è scalare l’esperimento per produrre 60 tonnellate di cemento riciclato in due ore. L’installazione di nuovi forni elettrici dedicati esclusivamente alla produzione del nuovo cemento, mantenendo costante il volume di acciaio, potrebbe portare la produzione globale a 2,4 miliardi di tonnellate, con una riduzione delle emissioni di 3 miliardi di tonnellate di anidride carbonica.
