Un calcestruzzo a zero emissioni per il futuro dell’industria delle costruzioni. I ricercatori dell’istituto svizzero federale Empa, Mateusz Wyrzykowski (a destra nella foto) e Nikolajs Toropovs stanno lavorando attivamente e concretamente per studiare le capacità del carbone bio di ridurre o addirittura neutralizzare le emissioni di CO2 all’interno del calcestruzzo. Si stratta di uno studio davvero innovativo, portato avanti dalla divisione Concrete&Asphalt del centro di ricerca, e coordinato dal professor Pietro Lura, capo del laboratorio di Chimica del calcestruzzo e delle Costruzioni in Empa dal 2008.
Per un’applicabilità ottimale, i ricercatori trasformano il biochar in pellet e li utilizzano per sostituire gli aggregati convenzionali.
Il biochar è prodotto mediante un processo di carbonizzazione pirolitica della biomassa in assenza di ossigeno ed è costituito in gran parte da carbonio puro, il carbonio che le piante hanno estratto dall’atmosfera sotto forma di biossido di carbonio durante la crescita. Anche se la CO2 viene emessa durante la combustione delle piante, a lungo termine rimane legata al biochar. I primi prodotti in calcestruzzo con biochar integrato sono già sul mercato, tuttavia, esso viene spesso introdotto nel calcestruzzo non trattato, il che può causare difficoltà.
“Il biochar è molto poroso e quindi assorbe non solo molta acqua, ma anche costosi additivi utilizzati nella produzione del calcestruzzo”, spiega il ricercatore dell’Empa Mateusz Wyrzykowski. “Inoltre, è difficile da maneggiare e non è nemmeno del tutto innocuo.” La polvere fine di carbone è dannosa per le vie respiratorie e comporta un certo rischio di esplosione. Per questi motivi, in un articolo appena pubblicato sul Journal of Cleaner Production, i ricercatori propongono di trasformare il biochar in pellet. “Tali aggregati leggeri esistono già da altri materiali come l’argilla espansa o le ceneri volanti. Il know-how nella gestione di questi materiali è già disponibile nell’industria e questo aumenta le possibilità che il concetto venga messo in pratica”, afferma Wyrzykowski.
Per produrre i pellet, il team ha utilizzato una betoniera con vasca rotante in cui hanno mescolato il biochar con acqua e cemento e, come risultato della rotazione, hanno ottenuto piccoli pellet con un diametro compreso tra 4 e 32 millimetri. A loro volta, hanno utilizzato questi pellet per produrre calcestruzzo normale con classi di resistenza da C20/25 a C30/37, le classi oggi più ampiamente utilizzate nell’ingegneria civile.
“Con una percentuale del 20% in volume di pellet di biochar nel calcestruzzo raggiungiamo zero emissioni nette”, afferma Mateusz Wyrzykowski. Cioè, la quantità di carbonio immagazzinato compensa tutte le emissioni prodotte nella produzione sia del pellet che del calcestruzzo. Mentre per il calcestruzzo normale (densità tra 2.000 e 2.600 kg/m3) probabilmente non è stato ancora raggiunto il limite con il 20% in volume, il potenziale di emissione negativo è particolarmente evidente per il calcestruzzo leggero (densità circa 1.800 kg/m3): un additivo del 45% in volume di pellet di carbonio nel calcestruzzo porta ad emissioni negative totali di meno 290 kg CO2/m3. In confronto, il calcestruzzo convenzionale emette circa 200 kg CO2/m3.
Secondo il responsabile del team, Pietro Lura, la ricerca nel suo laboratorio è un contributo cruciale al raggiungimento degli obiettivi climatici. Secondo lui il biochar, che è servito da materiale modello nella ricerca attuale, non è la fonte più importante di carbonio. Egli richiama piuttosto l’attenzione sull’ampio concetto “Estrazione dell’atmosfera”, perseguito da diversi laboratori dell’Empa: la produzione di metano sintetico utilizzando l’energia solare, acqua e CO2 dall’atmosfera nelle regioni soleggiate del mondo e la successiva pirolisi di il gas sintetico. “Questo produce idrogeno, che può essere utilizzato come vettore energetico nell’industria o nella mobilità, e carbonio solido, che possiamo trasformare in pellet – come il biochar – e incorporare nel calcestruzzo”, spiega Lura.
