Calcestruzzo sempre più sostenibile: soluzioni per ridurne l’impatto ambientale | Articoli

A SAIE 2024 il professor Claudio Mazzotti ha analizzato le principali soluzioni per ridurre l’impatto ambientale del calcestruzzo, proponendo strategie come la riduzione del clinker, l’ottimizzazione del mix design e l’uso di leganti alternativi. Questi interventi, uniti a una maggiore durabilità dei materiali e a un approccio integrato, mirano a rendere il settore delle costruzioni più sostenibile.

Il professor Claudio Mazzotti dell’Università di Bologna ha affrontato uno dei temi più urgenti e attuali nel settore delle costruzioni: l’impatto ambientale del calcestruzzo e le possibili soluzioni per rendere questo materiale più sostenibile per le generazioni future. La relazione è stata presentata in occasione della “Scuola di Ingegneria Strutturale“, tenutasi in occasione del SAIE 2024 (Bologna, 9-12 ottobre).

Il problema del calcestruzzo e della CO₂

Il calcestruzzo è un materiale centrale per lo sviluppo economico e infrastrutturale globale. Tuttavia, la sua produzione è responsabile di una quota significativa delle emissioni annuali di CO₂, pari al 7-8% del totale mondiale. Questo dato si collega direttamente alla produzione del cemento Portland, il principale legante del calcestruzzo, il cui processo industriale rilascia ingenti quantità di anidride carbonica a causa della decomposizione del calcare.

La sfida di ridurre l’impatto ambientale del calcestruzzo non si limita ai Paesi industrializzati: le aree in rapido sviluppo economico, come Cina, India, Africa e Sud America, stanno diventando i maggiori produttori di CO₂ a causa dell’espansione delle loro infrastrutture. Pertanto, qualsiasi innovazione deve essere non solo efficace, ma anche applicabile su scala globale.

Strategie per un calcestruzzo sostenibile

Il professor Mazzotti ha illustrato alcune delle soluzioni tecnologiche più promettenti per ridurre l’impatto ambientale del calcestruzzo, agendo lungo l’intera filiera produttiva. Tra queste, emergono tre principali direttrici:

• Riduzione del clinker nei cementi: Il clinker è il componente più energivoro e impattante del cemento. La sostituzione parziale del clinker con materiali alternativi – come argille calcinate, loppe siderurgiche, ceneri volanti e filler calcarei – è una strategia chiave. Un esempio è rappresentato dai cementi LC3, che integrano argille calcinate e filler calcarei, riducendo le emissioni di CO₂ fino al 40% senza compromettere le prestazioni meccaniche e di durabilità del calcestruzzo;
• Ottimizzazione del mix design: La densificazione del materiale, ottenuta sostituendo una parte del cemento con rocce e sabbie fini di quarzo, consente di ridurre significativamente la quantità di legante necessaria. Questa soluzione, sperimentata dalla scuola tedesca, ha mostrato come sia possibile abbattere le emissioni di oltre il 50% mantenendo o migliorando le prestazioni meccaniche del calcestruzzo;
• Utilizzo di leganti alternativi: i geopolimeri. I geopolimeri rappresentano un’altra frontiera nella riduzione dell’impatto ambientale. Questi materiali, ottenuti dalla combinazione di rocce ricche di silicati e alluminati con attivatori alcalini, non richiedono la calcinazione del clinker e offrono prestazioni simili ai cementi tradizionali. Tuttavia, i geopolimeri presentano alcune criticità, come una maggiore suscettibilità al ritiro, che richiedono ulteriori studi e ottimizzazioni.

La sfida della durabilità e della sostenibilità a lungo termine

Il concetto di sostenibilità deve essere integrato con altri due aspetti fondamentali: la vita utile delle costruzioni e le loro prestazioni. Materiali che garantiscono maggiore durabilità riducono la necessità di manutenzione e sostituzione, diluendo nel tempo l’impatto ambientale della loro produzione. Parallelamente, materiali con prestazioni superiori consentono di ridurre le quantità impiegate, migliorando ulteriormente l’efficienza delle risorse.

Un possibile indicatore di sostenibilità complessiva, suggerito dal professor Mazzotti, è dato dal rapporto tra la vita utile e le prestazioni di un manufatto rispetto alla sua impronta di CO₂. Questa metrica consente di valutare l’effettiva efficacia delle innovazioni tecnologiche, andando oltre la semplice riduzione delle emissioni dirette.

L’adozione di cementi e calcestruzzi sostenibili richiede non solo innovazioni tecnologiche, ma anche un adeguamento normativo e industriale. Alcuni Paesi, come la Francia, stanno già investendo in impianti su larga scala per la produzione di argille calcinate. Parallelamente, la chimica degli additivi dovrà evolversi per interagire efficacemente con i nuovi materiali introdotti.