Un eco-cemento con nanopiastrine vegetali

Il settore delle costruzioni ha un impatto significativo sul nostro ambiente. Il progetto europeo B-SMART (Biomaterials derived from food waste as a green route for the design of eco-friendly, smart and high performance cementitious composites for the next generation multifunctional built infrastructure) si è concentrato sul calcestruzzo e sul più colpevole dei suoi ingredienti, il cemento, per cercare di renderlo maggiormente eco-compatibile.
Allo scopo è in fase di studio come le nanopiastrine estratte dalle fibre degli ortaggi a radice possano rendere le miscele di calcestruzzo più robuste e più rispettose dell’ambiente. I test condotti finora hanno dimostrato che l’aggiunta di nanopiastrine da barbabietola da zucchero o carota a queste miscele migliora notevolmente le proprietà meccaniche del calcestruzzo.
“I nuovi nanocompositi cementizi sviluppati nell’ambito di questo progetto – spiega Mohamed Saafi, della Lancaster University e responsabile di B-Smart – sono realizzati combinando il normale cemento Portland con le nanopiastrine estratte dagli ortaggi a radice di scarto prelevati dall’industria alimentare. I materiali compositi non sono solo superiori agli attuali prodotti di cemento in termini di proprietà meccaniche e di microstruttura, ma utilizzano anche minori quantità di cemento. Questo riduce significativamente sia il consumo di energia che le emissioni di CO2 associate alla sua produzione”.
L’industria del calcestruzzo, infatti, rappresenta uno dei maggiori produttori di anidride carbonica. L’ingrediente in gran parte responsabile di questo è il normale cemento Portland, uno dei principali componenti del calcestruzzo. Il volume di CO2 emesso durante la produzione di calcestruzzo è direttamente proporzionale alla quantità di cemento utilizzata nella miscela di calcestruzzo. Attualmente, per ogni tonnellata di cemento prodotta, vengono emessi circa 900 kg di CO2, corrispondenti a circa il 90 percento delle emissioni associate alla miscela di calcestruzzo media.
Il processo ad alta intensità di carbonio per la produzione di cemento è responsabile dell’8 percento delle emissioni totali di CO2 in tutto il mondo. Date le recenti tendenze, la produzione di cemento dovrebbe raddoppiare nei prossimi 30 anni.
Il calcestruzzo standard è realizzato con acqua, aggregato (ghiaia, roccia o sabbia) e cemento Portland. Il cemento è l’agente legante che indurisce e rafforza il calcestruzzo. Ma quando le nanopiastrine di ortaggi a radice vengono aggiunte alla miscela di calcestruzzo standard, la quantità di idrato di silicato di calcio (il prodotto in grado di rendere il calcestruzzo più solido) aumenta.
I ricercatori hanno scoperto che l’aggiunta delle nanopiastrine rendeva il cemento tanto solido che servivano 40 kg di cemento Portland in meno per metro cubo di cemento. Questa riduzione corrisponde a 40 kg di CO2 in meno per lo stesso volume di calcestruzzo. Una miscela di ortaggi a radice più solida significa, quindi, che è necessario utilizzare meno calcestruzzo negli edifici, con conseguenti benefici ambientali significativi.
I calcestruzzi arricchiti di ortaggi del gruppo di ricerca hanno anche dimostrato di funzionare meglio rispetto ad altri additivi per cemento disponibili sul mercato, come i nanotubi di grafene e di carbonio. Per di più, hanno anche dimostrato di essere molto più economici da produrre. Altri vantaggi includono una microstruttura più densa, che aiuta a prevenire la corrosione e rende i materiali più duraturi.
B-Smart esaminerà anche la possibilità di rafforzare le strutture in calcestruzzo esistenti con lastre molto sottili costituite da nanopiastrine vegetali.