Due campioni di calcestruzzo di carbonato di calcio, uno con pasta di cemento indurita (a sinistra) e l'altro con sabbia silicea. Entrambe le materie prime sono comuni rifiuti da costruzione e demolizione. Credito: © 2021 Maruyama et al.
Un nuovo tipo di calcestruzzo potrebbe ridurre le emissioni del settore edile. Il calcestruzzo di carbonato di calcio è costituito da rifiuti di calcestruzzo e anidride carbonica dall'aria o dai gas di scarico industriali. Si mostra promettente come materiale da costruzione futuro, specialmente nei luoghi in cui le risorse naturali sono limitate.
Il mondo moderno è costruito in cemento. Ogni edificio alto in ogni città della Terra utilizza il materiale durevole e versatile per dargli forma e forza. L'industria del calcestruzzo è quindi enorme, e questo ha un costo: si stima che circa il 7% delle emissioni mondiali di anidride carbonica provenga dalla produzione e dall'uso del cemento, il componente principale del calcestruzzo. E gran parte di questo 7% è dovuto all'uso necessario del calcio, che di solito si ottiene bruciando il calcare.
Un nuovo modo per ridurre i livelli di emissioni causati dall'uso concreto è stato proposto e dimostrato di funzionare dal professor Ippei Maruyama e C4Responsabile del progetto S (Calcium Carbonate Circulation System for Construction) Professor Takafumi Noguchi, entrambi del Dipartimento di Architettura dell'Università di Tokyo. Hanno trovato un modo per prendere il calcestruzzo di scarto e l'anidride carbonica catturata e combinarli in un nuovo processo in una forma utilizzabile di calcestruzzo chiamato calcestruzzo di carbonato di calcio.
Ispirato dal modo in cui alcuni organismi acquatici si induriscono trasformandosi in fossili nel tempo, Maruyama si è chiesto se lo stesso processo che forma depositi di carbonato di calcio duro dalla materia organica morta potesse essere applicato al cemento. Il calcio è essenziale per la reazione tra cemento e acqua per formare il calcestruzzo e Maruyama ha visto questa come un'opportunità per studiare un modo meno ad alta intensità di carbonio per svolgere la stessa funzione.
"Il nostro concetto è acquisire calcio dal calcestruzzo di scarto, che altrimenti andrebbe sprecato", ha affermato Maruyama. “Lo combiniamo con l'anidride carbonica proveniente dagli scarichi industriali o anche dall'aria. E lo facciamo a temperature molto più basse di quelle utilizzate attualmente per estrarre il calcio dal calcare”.
Il carbonato di calcio è un materiale molto stabile, quindi è un materiale da costruzione durevole. E la possibilità di riciclare grandi quantità di materiale e rifiuti è un grande vantaggio. Tuttavia, al momento il calcestruzzo a base di carbonato di calcio non può sostituire il calcestruzzo tipico. Non è così resistente come il tipico calcestruzzo, anche se per alcuni progetti di costruzione, come le piccole case, questo non sarebbe un problema. Anche allo stato attuale sono stati realizzati solo piccoli blocchi di pochi centimetri di lunghezza.
"È entusiasmante fare progressi in questo settore, ma ci sono ancora molte sfide da superare", ha affermato Noguchi. “Oltre ad aumentare i limiti di resistenza e dimensione del calcestruzzo a base di carbonato di calcio, sarebbe ancora meglio se potessimo ridurre ulteriormente il consumo energetico del processo produttivo. Tuttavia, speriamo che nei prossimi decenni il calcestruzzo carbonato di calcio a emissioni zero diventi il tipo di calcestruzzo tradizionale e una delle soluzioni ai cambiamenti climatici”.
Riferimento: "Un nuovo concetto di calcestruzzo di carbonato di calcio utilizzando calcestruzzo demolito e CO2” di Ippei Maruyama, Wataru Kotaka, Bui Ngoc Kien, Ryo Kurihara, Manabu Kanematsu, Hikotsugu Hyodo, Hiroshi Hirao, Ryoma Kitagaki, Masaki Tamura, Masato Tsujino, Satoshi Fujimoto, Takafumi Noguchi, 8 ottobre 2021, Giornale di tecnologia avanzata del calcestruzzo.
DOI: 10.3151/jact.19.1052
