Soluzioni basate su materiali ecologici per un’edilizia sostenibile
Il calcestruzzo è di gran lunga il materiale da costruzione più utilizzato, con oltre 25 miliardi di tonnellate prodotte ogni anno. Ciò significa che i materiali costitutivi del calcestruzzo, aggregati e cemento, devono essere prodotti in quantità immense. «La produzione e il trasporto di questi materiali comportano il rilascio di una grande quantità di CO2», spiega a GREEN-FRC il borsista Marie Skłodowska-Curie Nikola Tošić, del Politecnico della Catalogna, in Spagna. «Di fatto, la sola produzione di cemento è responsabile di circa il 7 % di tutte le emissioni di CO2 prodotte dall’uomo.» L’estrazione e la produzione di aggregati possono anche danneggiare i sistemi fluviali e montani, causare una notevole produzione di rifiuti e la contaminazione del suolo. L’uso di materiali più sostenibili è dunque diventato il fulcro di diversi studi. «In questo settore si stanno registrando progressi costanti», afferma Tošić, «ma l’adozione e la diffusione di queste soluzioni da parte dell’industria si sono rivelate un ostacolo cruciale. Il settore edile stesso è molto frammentato e il margine di sicurezza è significativo, dato che sono in gioco delle vite.»
Calcestruzzi di nuova generazione
Il progetto GREEN-FRC ha cercato di affrontare queste sfide creando calcestruzzi radicalmente nuovi con il maggior numero possibile di componenti non tradizionali. «L’obiettivo che ci siamo posti è stato quello di produrre calcestruzzi fibrorinforzati con materiali riciclati e di scarto, per progetti di infrastrutture urbane più sostenibili», aggiunge Tošić. Per iniziare, il gruppo responsabile del progetto ha sperimentato diverse composizioni di calcestruzzo con aggregati, leganti e rinforzi sostenibili. I materiali comprendevano calcestruzzo frantumato, calcare, argilla calcinata e fibre macrosintetiche riciclate. «Questa parte del progetto era sperimentale», spiega Tošić. «Abbiamo preparato diversi calcestruzzi, identificato le loro proprietà allo stato fresco e indurito, e testato elementi strutturali in scala reale, come le travi, per scoprire la loro capacità portante e il loro comportamento in diverse condizioni di carico.» La ricerca, intrapresa grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, voleva anche trovare il modo di creare modelli e prevedere le proprietà di questi calcestruzzi. «Questo passaggio è stato realizzato creando una banca dati dei risultati sperimentali e utilizzando, ad esempio, algoritmi di apprendimento automatico per trovare le dipendenze tra gli input (proprietà dei materiali costituenti) e gli output (proprietà del calcestruzzo)», aggiunge Tošić. Sono state effettuate simulazioni numeriche, per consentire al gruppo di ricerca di vedere cosa succede all’interno dei vari materiali. Ciò ha permesso di misurare virtualmente alcuni comportamenti che non potevano essere misurati negli esperimenti.
Superare le strozzature dell’industria
Tošić ritiene che il progetto sia riuscito a dimostrare che i nuovi calcestruzzi realizzati con componenti e rinforzi alternativi sono fattibili e possono essere adattati a diversi scopi strutturali. «Per esempio, abbiamo dimostrato che le fibre macrosintetiche, come il polipropilene, possono essere utilizzate come rinforzi in fibra anche in condizioni di carico a lungo termine», osserva. «Questo aspetto non era molto chiaro prima di iniziare a eseguire i test. Abbiamo anche indicato come i codici di progettazione dovrebbero essere modificati per includere questi nuovi materiali.» Il lavoro svolto sullo sviluppo dei codici di progettazione rappresenta un importante passo in avanti verso l’eventuale adozione di nuovi regolamenti. È qui che il progetto potrebbe davvero aiutare a superare le persistenti strozzature del settore.
Ambiente costruito sostenibile
«Le competenze e le conoscenze ci sono», osserva Tošić. «Dobbiamo solo collaborare per metterle in pratica.» Nel frattempo, i ricercatori stanno collaborando attivamente con il settore per trasferire queste conoscenze ai produttori di barre di polimeri fibrorinforzate e alle aziende di demolizione. «Sono state strette molte collaborazioni nel corso del progetto», racconta Tošić. «L’auspicio è che l’eredità a lungo termine di questo progetto sia una rete di università, istituti e aziende che collaborano, uniti dall’obiettivo di migliorare costantemente i calcestruzzi impiegati per costruire il nostro ambiente edificato.»
Parole chiave
GREEN-FRC, calcestruzzo, edilizia, costruzione, cemento, CO2, emissioni, contaminazione, sostenibile
