La pecora nera della famiglia
Per motivi di imparzialità, vale la pena ricordare anche i vantaggi inequivocabili ed evidenti del calcestruzzo: appena mescolato, può essere colato, modellat0 e plasmato. Una volta asciutto, il calcestruzzo è duro come la roccia, estremamente resistente, sicuro contro gli incendi: in pratica, è quasi indistruttibile. La sua versatilità e la sua disponibilità in tutto il mondo lo rendono un materiale affermato e indispensabile, utilizzato principalmente come materiale da costruzione in architettura.
Il cemento esso funge da legante nella ricetta del calcestruzzo, proprio come la farina nell’impasto di una torta. Anche la sua consistenza è paragonabile a quella della farina. Si ottiene macinando calcare e argilla, cuocendoli in forno a 1450 gradi per poi ritrasformare nuovamente in polvere il clinker sferico ottenuto. Questo processo ad alto consumo energetico rilascia 700 chilogrammi di diossido di carbonio per ogni tonnellata di cemento prodotta. Anche se tale rapporto di 1:0,7 lo rende meno inquinante dell’acciaio e dell’alluminio, ad esempio, il fabbisogno di cemento, come sottolineato in precedenza, è molto alto. Ciò è dovuto al fatto che, ad oggi, il cemento è il materiale generalmente più usato. La produzione annua di cemento, pari a circa 3 miliardi di tonnellate, genera il 7 per cento delle emissioni totali di CO2 a livello mondiale. In Svizzera, questa percentuale è addirittura pari al 9 per cento. Il traffico aereo mondiale è responsabile da un quarto a un terzo del totale.
Un'attenta analisi delle alternative
Soddisfare l’elevato e crescente fabbisogno di cemento ma allo stesso tempo ridurre le emissioni sembra essere come la ricerca del Sacro Graal dei materiali da costruzione. All’Empa, il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca di Thun, un team di ricercatori guidato da Frank Winnefeld e Alexander German si occupa proprio di questa ricerca ed è già riuscito a raccogliere preziosi indizi. Ad esempio, ci sono diversi rami dell’industria in cui si utilizzano materie prime secondarie le cui caratteristiche permettono di mescolarle al cemento. Sono, per così dire, dei diluenti che non compromettono la qualità del cemento. Solo che prima bisogna scoprirli: a volte la ricerca è un vero e proprio lavoro di investigazione. Il fiuto dei ricercatori dell’Empa ha già identificato alcuni materiali utilizzabili: la cenere volatile, rilasciata durante la combustione del carbone, e i residui dell’estrazione della ghisa negli altiforni. «Dopo l’estrazione metallurgica dei metalli preziosi dai rottami elettronici, rimangono residui preziosi che possono essere polverizzati e mischiati col cemento», spiega Winnefeld. Anche se attualmente questi sostituti non bastano per risolvere completamente il problema delle emissioni legate al cemento, è pur sempre un buon inizio: il numero di smartphone e computer ormai dismessi è comunque in crescita. Almeno si è trovato una possibilità di riciclarli per il bene dell’ambiente e secondo il principio dell’estrazione mineraria urbana («urban mining»).
Il tanto desiderato bilancio negativo
All’Empa c’è ottimismo. Ed è proprio grazie all’ottimismo che obiettivi ambiziosi sono a portata di mano. L’ambizione è produrre calcestruzzo che non sia solo clima-neutrale, ma anche a emissioni negative di CO2. Questo sarebbe possibile, ad esempio, cambiando la composizione del cemento in modo da poter omettere il processo di combustione. Come si è scoperto nel frattempo, la reazione chimica desiderata può essere indotta anche attraverso l’aggiunta di soluzioni alcaliniche forti.
Un altro procedimento molto promettente permette di legare il diossido di carbonio al calcestruzzo, invece di rilasciarlo nell’aria. «Il calcestruzzo a emissioni negative di CO2 sarebbe un vero e proprio alleato del clima» afferma con entusiasmo Winnefeld.
Assieme ad Alexander German, Frank Winnefeld porta avanti la ricerca sul cemento magnesiaco a base di olivina. Questo materiale ha origine in profondità nel mantello terrestre, ma può essere estratto nelle regioni ad attività vulcanica, come l’Islanda. Il vantaggio dell’olivina è che, per produrre cemento, prima si mescola con il diossido di carbonio e poi si brucia solo una parte di questo materiale. In fin dei conti, la quantità di CO2 così immagazzinata sarà superiore rispetto a quella rilasciata nell’aria. È un po’ come un forziere per i gas serra: chiudi lo sportello e getta la chiave.
Il mercato è affamato ed esigente
Anche se esistono già strategie alternative idonee, la strada per spodestare il cemento Portland dal trono dei materiali da costruzione è ancora lunga. La rivoluzione del calcestruzzo sarà realtà solo quando il calcestruzzo ecologico sarà disponibile nelle quantità necessarie e con caratteristiche almeno simili a quelle della composizione attuale. Fino ad allora bisogna continuare a provare, analizzare, testare e fare ricerche, senza sosta. «Bisogna ancora ottimizzare i processi industriali, perché in molti casi sono ancora troppo costosi», dice Winnefeld a proposito della ricerca della miscela perfetta. Ma il trend verso alternative clima-neutrali per il calcestruzzo si sta già profilando.