Ilaria Rosella Pagliaro Come il semplice uso dell'acqua frizzante nella produzione del calcestruzzo può sequestrare la CO2, migliorando la sostenibilità senza comprometterne la resistenza
©Northwestern University
Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più utilizzati a livello globale, ma la sua produzione è una delle principali cause delle emissioni di gas serra. Il cemento Portland (OPC), l’ingrediente chiave del calcestruzzo, è responsabile di circa l’8% delle emissioni antropogeniche di CO2 a livello mondiale. Se l’industria del calcestruzzo fosse un paese, le sue emissioni sarebbero superate solo dagli Stati Uniti e dalla Cina.
Attraverso un semplice approccio che utilizza acqua frizzante anziché acqua naturale durante la produzione del calcestruzzo, i ricercatori hanno trovato un nuovo modo per assorbire la CO2. Considerando la quantità di calcestruzzo utilizzata nel mondo, questa scoperta potrebbe rappresentare una svolta significativa per la sostenibilità.
Il nuovo approccio promette di trasformare questo problema ambientale in un’opportunità, sequestrando la CO2 nel calcestruzzo senza comprometterne la resistenza, anzi migliorandola.
Vantaggi del nuovo metodo di carbonatazione
I metodi tradizionali di carbonatazione del calcestruzzo spesso indeboliscono il materiale e richiedono un elevato consumo energetico a causa della necessità di ambienti pressurizzati e ricchi di CO2. Questi processi raggiungono tipicamente un tasso di assorbimento della CO2 del solo 5-20%. I ricercatori Xiaoxu Fu, Alexandre Guerini, Davide Zampini e Alessandro F. Rotta Loria hanno deciso che ciò non era sufficiente.
Alessandro Rotta Loria della Northwestern University, che ha guidato lo studio, ha così commentato la scoperta:
L’industria del cemento e del calcestruzzo contribuisce significativamente alle emissioni di CO2 causate dall’uomo. Stiamo cercando di sviluppare approcci che riducano le emissioni di CO2 associate a queste industrie e, eventualmente, trasformino cemento e calcestruzzo in enormi “pozzi di carbonio”.
Non siamo ancora arrivati, ma ora abbiamo un nuovo metodo per riutilizzare parte della CO2 emessa durante la produzione del calcestruzzo nello stesso materiale. E la nostra soluzione è così semplice tecnologicamente che dovrebbe essere relativamente facile da implementare per l’industria.
Davide Zampini, vicepresidente della ricerca e sviluppo globale presso CEMEX, ha aggiunto:
Più interessante è che questo approccio per accelerare e accentuare la carbonatazione dei materiali a base di cemento offre l’opportunità di ingegnerizzare nuovi prodotti a base di clinker in cui la CO2 diventa un ingrediente chiave.
Soluzioni frizzanti per il calcestruzzo
Il nuovo metodo consiste nell’iniettare CO2 in una sospensione di calcestruzzo (una miscela di calcestruzzo e acqua) anziché direttamente nel calcestruzzo. Nei metodi tradizionali, la CO2 viene introdotta nel calcestruzzo indurito o fresco, dove si diffonde lentamente e reagisce con i materiali cementizi per formare carbonato di calcio (CaCO3). Questo processo è lento e richiede molta energia.
Con il nuovo approccio, l’assorbimento di CO2 raggiunge il 45% senza diminuire in alcun modo la resistenza del calcestruzzo. Questa sospensione subisce una rapida carbonatazione, formando cristalli di CaCO3 in modo più efficiente, come spiegato da Rotta Loria:
La cementazione reagisce già con la CO2. Ecco perché le strutture in calcestruzzo assorbono naturalmente la CO2. Ma, naturalmente, la CO2 assorbita è una piccola frazione della CO2 emessa per produrre il cemento necessario per creare il calcestruzzo.
La sospensione cementizia viene poi miscelata con ulteriore cemento e aggregati per formare il calcestruzzo. Questa preparazione in più fasi non solo accelera la reazione di carbonatazione ma garantisce anche che il calcestruzzo risultante mantenga la sua integrità strutturale.
Una limitazione tipica degli approcci di carbonatazione è che la resistenza viene spesso compromessa dalle reazioni chimiche. Ma, in base ai nostri esperimenti, dimostriamo che la resistenza potrebbe essere addirittura maggiore. Dobbiamo ancora testare ulteriormente, ma, almeno, possiamo dire che non è compromessa. Poiché la resistenza è invariata, anche le applicazioni non cambiano. Potrebbe essere utilizzato in travi, lastre, colonne, fondazioni: tutto ciò che attualmente usiamo per il calcestruzzo.
I benefici ambientali di questo metodo sono significativi. Convertendo la CO2 in cristalli di carbonato stabili all’interno del calcestruzzo, questo approccio non solo riduce l’impronta di carbonio della produzione del calcestruzzo, ma crea anche un deposito di carbonio a lungo termine. I cristalli formati sono stabili e hanno una durata maggiore delle stesse strutture in calcestruzzo, sequestrando efficacemente la CO2 per secoli.
Con ulteriori ottimizzazioni e la scalabilità del metodo, questa tecnica potrebbe rappresentare una svolta nella riduzione delle emissioni di carbonio dell’industria del cemento. L’approccio apre anche nuove strade per ulteriori ricerche sull’ottimizzazione del processo di carbonatazione e sulla sua applicazione in altri materiali cementizi.
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Fonte: Northwestern University
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