Calcestruzzo geopolimerico sicuro e sostenibile
Gli scienziati stanno cercando attivamente delle alternative all’OPC a bassa emissione di carbonio. Una soluzione sono i materiali geopolimerici, leganti a bassa emissione di CO2 che possono essere prodotti riutilizzando scarti industriali come ceneri volanti provenienti da centrali elettriche alimentate a carbone o scorie da altiforni. Tuttavia, lo sviluppo di materiali da costruzione sintetici è attualmente ostacolata da preoccupazioni relative alla salute umana e alla sicurezza. Il progetto di Orizzonte 2020 By-BM (By-products for Building Materials), finanziato dall’UE, ha affrontato queste sfide sviluppando materiali da costruzione geopolimerici rispettosi dell’ambiente che si attengono agli standard di sicurezza. «L'iniziativa ha combinato l’esperienza acquisita dalla ricerca radiologica e da quella sui geopolimeri per sviluppare nuovi materiali da costruzione innovativi dal punto di vista ecologico con una bassa impronta di CO2, ottenuti dal riciclo di sottoprodotti industriali», afferma il coordinatore del progetto, il prof. Marios Soutsos. Il calcestruzzo geopolimerico offre diversi benefici rispetto all’OPC convenzionale, oltre a emissioni di CO2 notevolmente più basse. Per esempio, fornisce una migliore resistenza al fuoco e un utilizzo sostenibile per materiali di «scarto», che sarebbero altrimenti destinati a finire in discarica. Affrontate le preoccupazioni Anche se il calcestruzzo geopolimerico può essere vantaggioso sia da un punto di vista economico che relativo alla sostenibilità, vi sono delle preoccupazioni tra le autorità pubbliche e gli scienziati. «In alcuni casi, componenti presenti nel sottoprodotto potrebbero produrre effetti sulla salute umana e costituire un rischio ambientale. Oltre ai composti potenzialmente tossici, esiste un possibile rischio derivante da livelli aumentati di radioisotopi naturali (NOR, naturally occurring radioisotopes)», spiega il dott. Zoltán Sas, ricercatore di By-BM. I partner del progetto hanno quindi sviluppato un calcestruzzo geopolimerico innovativo, a bassa emissione di CO2 e inerentemente sicuro, a partire da scarti industriali con il minor rischio radiologico possibile in base alle Norme fondamentali di sicurezza europee definite nella direttiva del Consiglio dell’UE (2013/59/Euratom). I ricercatori hanno messo assieme rapporti scientifici riguardanti il contenuto di NOR in sottoprodotti industriali e hanno creato una banca dati al fine di fornire informazioni sulla situazione globale. Sono stati inoltre raccolti dati su vari sottoprodotti industriali provenienti da differenti paesi europei. Tra questi figuravano residui di controllo dell’inquinamento atmosferico provenienti dall’incenerimento di rifiuti municipali, ceneri volanti provenienti da centrali elettriche alimentate a carbone, polvere delle fornaci per cemento, cenere di detriti fognari inceneriti e fango rosso dalla produzione di ossido d’alluminio. Banca dati con campioni di geopolimero Gli scienziati hanno determinato la composizione mineralogica e chimica del sottoprodotto utilizzando la diffrazione dei raggi X e la fluorescenza a raggi X e il contenuto di NOR attraverso la spettrometria gamma ad alta risoluzione. Il tasso di rilascio del radon, un elemento gassoso radioattivo, è stato misurato utilizzando una camera di accumulo del radon connessa a rilevatori di radon attivi. «Grazie alla spettrometria gamma sono state pubblicate nuove informazioni sul contenuto di NOR di alcuni sottoprodotti come per esempio la polvere delle fornaci per cemento, la cenere dei detriti fognari e la polvere proveniente dagli inceneritori», commenta il prof. Soutsos. Il consorzio ha inoltre classificato campioni di geopolimero in base al loro contenuto di NOR secondo gli attuali standard, raccomandazioni e legislazione nazionale. La versione online della bozza di banca dati NOR può essere utilizzata per individuare una selezione sicura di materiali in base ai loro costituenti, ossia l’uso di sottoprodotti e altre materie prime. Secondo il prof. Soutsos e il dott. Sas: «Con la banca dati è possibile individuare i materiali a rischio elevato e, in aggiunta, la loro possibile variabilità». By-BM può essere utilizzato dall'industria edilizia per accertare l’utilizzo sicuro di sottoprodotti nel calcestruzzo geopolimerico sulla base delle loro caratteristiche radiologiche. «Esso consentirà ai ricercatori di comprendere meglio in che modo gli aspetti radiologici dei sottoprodotti industriali dovrebbero essere tenuti in considerazione per quanto riguarda il riutilizzo di questi materiali per nuovi materiali da costruzione e come il rischio causato dal contenuto di NOR possa essere ridotto al minimo», conclude il prof. Soutsos.
Parole chiave
By-BM, geopolimero, calcestruzzo, radioisotopi naturali (NOR), anidride carbonica (CO2)