Più scarti nella miscela di cemento

La produzione annuale di cemento a livello mondiale è stimata essere vicina ai tre miliardi di tonnellate. Le emissioni di biossido di carbonio associate al prodotto finale sono relativamente basse. Tuttavia, vista la produzione su larga scala, il settore contribuisce per circa il 5-8 % delle emissioni globali causate da attività umane.

Un modo efficace per potenziare la sostenibilità è miscelare il cosiddetto cemento Portland (realizzato da calcare e argilla) con SCM. Siccome diminuisce la fornitura di SCM convenzionali quali ceneri volanti e residui da altoforni, si rende necessario trovare alternative sostenibili, disponibili in loco. Per potenziare la velocità e l’efficacia di questo sforzo, gli scienziati hanno lanciato il progetto AMORPH (“Analysis and modelling of the reactivity of pozzolans during cement hydration”), finanziato dall’UE.

I ricercatori hanno studiato gli effetti di diversi SCM e della chimica di soluzioni su dissoluzione e precipitazione in nanoscala. L’attenzione era posta su più materiali sostenibili, compresi sottoprodotti industriali, rifiuti sociali o materiali naturali a bassa energia.

Gli scienziati hanno creato il modello degli effetti degli SCM sulla formazione e sulla microstruttura di cemento e hanno confrontato i risultati con le osservazioni sperimentali. Hanno integrato la cinetica della reazione e i risultati dell’idratazione sperimentale in un modello di idratazione di cemento miscelato con creazione di modelli termodinamici. Il team ha inoltre sviluppato diverse tecniche di misurazione ottimizzate e protocolli di laboratorio per la valutazione della reattività.

Nuove informazioni relative alla reattività degli SCM indicano che è possibile ottenere enormi miglioramenti nell’efficacia delle risorse sfruttando gli effetti sinergici tra i diversi SCM che favoriscono la reattività generale. A sua volta questo faciliterà un minor utilizzo del cemento Portland e un miglior impiego dei flussi di rifiuti, riducendo notevolmente l’impatto ambientale della produzione di cemento.

I protocolli di laboratorio e la creazione di modelli elimineranno gran parte dell’approssimazione attualmente associata alla selezione degli SCM e alla formulazione del cemento. In futuro, i risultati del progetto potranno aiutare a prevedere i materiali che potranno essere impiegati in sostituzione dello stesso cemento. In questo modo sarà agevolata la transizione dell’UE da un’economia ad alto utilizzo di risorse primarie in una decisamente più sostenibile, utilizzando i flussi di rifiuti per la produzione di prodotti nuovi, di alta qualità.