ReCyControl: efficienza delle risorse e produzione sicura del calcestruzzo

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La produzione di materiali da costruzione come cemento e calcestruzzo contribuisce in modo significativo alle emissioni globali di gas a effetto serra, in particolare di CO2. Allo stesso tempo, in questo settore, il riciclaggio è pressoché assente. Finora si è parlato più di downcycling che di riciclaggio: secondo l’Università di Hannover, attualmente in Germania, solo il 25% delle macerie edilizie viene riciclato, nonostante la scarsità di materie prime e la carenza di materiali da costruzione.

È qui che prende il via ReCyControl, il progetto di ricerca dell’Università Leibniz di Hannover (LUH) che vede la partecipazione di diversi partner del mondo accademico e imprenditoriale. L’obiettivo è quello di sviluppare nuovi metodi basati sull’uso dell’intelligenza artificiale e della Computer Vision, un metodo di elaborazione e analisi delle immagini. In questo modo dovrebbe essere possibile un uso di alta qualità del materiale di demolizione. Il Ministero Federale tedesco dell’Istruzione e della Ricerca (BMBF) finanzierà il progetto con circa 4 milioni di euro nei prossimi tre anni.

Le ragioni del divario nel ciclo dei materiali da costruzione sono molteplici, ma una delle cause principali può essere individuata nella composizione dei materiali da riciclare, che varia notevolmente. Ciò influisce negativamente sulla robustezza e sulla qualità dei calcestruzzi di nuova produzione. Queste variazioni nelle proprietà dei materiali possono essere compensate da un aumento significativo del contenuto di cemento (in alcuni casi fino al 20%); ciò tuttavia, non è sostenibile né dal punto di vista economico né da quello ambientale. L’uso di materiali riciclati per ragioni ambientali, è quindi in diretta concorrenza con la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra nella produzione del calcestruzzo.

Un altro approccio per contrastare tali fluttuazioni consiste nel separare i componenti nocivi mediante vagliatura. Tuttavia, la qualità delle masse residue di scarto è spesso così scadente da renderle inadatte al downcycling e da dover essere conferite in discarica. Anche questa soluzione non è pertanto adeguata.

Obiettivo del progetto “ReCyControl”

Al fine di aumentare l’uso di calcestruzzo riciclato, il gruppo tedesco di ricerca intende sviluppare tecnologie che consentano di rilevare e gestire in modo continuo l’impatto delle diverse composizioni di tali sostanze sul prodotto finale, senza tuttavia incidere negativamente sull’efficienza economica e sull’impatto ambientale del prodotto finale. Da questo approccio progettuale deriva anche l’acronimo ReCyControl, che rappresenta i termini chiave: Recycling, Cybernetic, Concrete e Control.

Per portare la produzione di calcestruzzo allo standard Industria 4.0, in futuro saranno necessari metodi automatizzati di monitoraggio, controllo e regolazione dei processi di autoapprendimento. Tali sistemi sono concepiti per rilevare, mediante sistemi di misurazione senza contatto, la composizione variabile delle materie prime del calcestruzzo e, su tale base, controllare le proprietà del prodotto finale (calcestruzzo) mediante l’aggiunta di additivi appositamente studiati durante il processo di miscelazione. A tal fine, il consorzio ReCyControl intende sviluppare queste tecniche in modo mirato. L’operazione coinvolge le imprese MBCC GroupMaster Builders Solutions Deutschland GmbH (ex BASF Construction Solutions GmbH), Heidelberger Beton GmbH, Pemat Mischtechnik GmbH, Bikotronic Steuerungstechnik GmbH, Alcemy GmbH, Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) e LUH (Institut für Photogrammetrie und GeoInformation, e Institut für Baustoffe, per il coordinamento del progetto).

I ricercatori prevedono innanzitutto di rilevare il comportamento del calcestruzzo durante il processo di miscelazione, utilizzando metodi di visione computerizzata, e di valutarne le proprietà attuali. In questo modo sarà possibile ottenere dati sulla composizione esatta del calcestruzzo già direttamente nel mescolatore e, in base a ciò, gestire la miscela in modo mirato con l’aggiunta di nuovi additivi.

Attraverso la raccolta continua dei dati, il software di controllo dell’impianto di miscelazione deve essere progettato in modo autodidatta. Ciò significa che, attraverso i dati di misurazione ottenuti, l’impianto impara da solo, entro limiti prestabiliti, come gestire la miscela nel modo più efficace, modificando la composizione. I responsabili dei progetti ritengono che ciò possa migliorare in modo significativo l’efficienza delle risorse nella produzione di calcestruzzo.

Il team della Facoltà di Ingegneria Civile e Geodesia dell’Università Leibniz di Hannover. Da sinistra: Tobias Schack, Dries Beyer, Max Coenen, Christian Heipke, Anne Ponick, Michael Haist, Manfred Wiggenhagen, Amadeus Langer.

Più profitto per le future attività nel settore delle costruzioni

“Il tema della ricerca è di grande importanza per l’industria, i certificatori e gli enti di pianificazione”, spiega il prof. Michael Haist (Institut für Baustoffe – Istituto dei materiali da costruzione), che ha collaborato con il prof. Christian Heipke (Institut für Photogrammetrie und GeoInformation – Istituto di Fotogrammetria e GeoInformazione) e con i partner industriali. “È un chiaro segnale dell’importanza del progetto di ricerca, il fatto che siamo riusciti ad attrarre partner di ricerca provenienti da tutti i settori industriali coinvolti, oltre a sostenitori di spicco che sostengono il progetto con le loro competenze”, aggiunge il professor Heipke.

Coordinatore del progetto è l’ing. Dries Beyer, mentre il gruppo di lavoro sulla tecnologia del calcestruzzo è guidato da Tobias Schack (entrambi dell’Istituto dei Materiali da Costruzione). Le aziende che hanno collaborato (Hochtief AG, Insensiv GmbH, Moß Abbruch-Erdbau-Recycling GmbH & Co. KG) accolgono con favore il progetto di ricerca e, in qualità di leader nei rispettivi settori, vedono un significativo incremento di profitti per le future attività nel settore delle costruzioni.