Cosa è successo al cemento verde?

Nel 2010, questa pubblicazione ha citato il calcestruzzo più rispettoso dell'ambiente come una delle sue 10 tecnologie innovative dell'anno (vedi TR10: Green Concrete). Dato che l'appetito mondiale per il calcestruzzo contribuisce per circa il 5% alle emissioni globali di anidride carbonica, l'impatto potrebbe essere enorme. Ma l'idea è andata da qualche parte?

Il calcestruzzo realizzato principalmente con ceneri volanti viene versato a Middletown, Ohio, nel 2013.

Cattura del carbonio

Cinque anni fa Novacem, un'azienda nata dall'Imperial College di Londra, era in prima linea nel cemento verde. Il capo scienziato dell'azienda, Nikolaos Vlasopoulos, aveva scoperto un modo per sostituire il cemento Portland, il materiale legante nel calcestruzzo, con un materiale di ossido di magnesio. Questo materiale catturava l'anidride carbonica nella sua struttura quando mescolato con l'acqua e l'anidride carbonica e il magnesio formavano carbonati che rafforzavano il cemento. Il materiale non necessitava di calcare, che rilascia carbonio quando viene riscaldato durante il processo di produzione del cemento.

Nonostante la promessa del materiale, Novacem non ha potuto raccogliere fondi sufficienti. Vlasopoulos afferma che la crisi finanziaria iniziata nel 2008 ha reso difficile attrarre investitori. La società ha venduto la sua proprietà intellettuale all'Australia Calice ed è stato liquidato nel settembre 2012. Vlasopoulos ora lavora presso il gigante del cemento Lafarge.

Un'azienda di cemento verde chiamata Calera è ancora attiva, ma non persegue più la sua idea di miscelare il carbonio nel cemento Portland. Calera ha dimostrato questa tecnologia sui marciapiedi alcuni anni fa, ma ha trovato più valore nell'utilizzo del materiale per realizzare pannelli in fibrocemento utilizzati nel rivestimento delle piastrelle del bagno o nei rivestimenti esterni, afferma Martin Devenney, direttore operativo e presidente dell'azienda. Calera gestisce un impianto pilota che produce fino a due tonnellate di cemento al giorno da anidride carbonica e rifiuti industriali, sequestrando circa quattro decimi di tonnellata di anidride carbonica in ogni tonnellata di materiale. La società prevede di iniziare a produrre le schede in commercio quest'anno, ma prevede che l'aumento della tecnologia richiederà diversi anni.

Alcune altre aziende hanno compiuto progressi verso un cemento più verde. Cura del carbonio , con sede ad Halifax, Nuova Scozia, e Tecnologie Solidia , con sede nel New Jersey, stanno adottando due approcci diversi.

CarbonCure sta vendendo una tecnologia che inietta l'anidride carbonica catturata dai processi industriali nel cemento Portland insieme all'acqua. I solidi formati in questo processo possono migliorare la resistenza del materiale dal 10 al 20 percento, afferma il CTO dell'azienda, Kevin Cail. Circa 20 installazioni di edifici hanno utilizzato blocchi realizzati con il processo di CarbonCure da quando è stato commercializzato nel 2013, afferma Cail. Due recenti progetti a Miami hanno risparmiato più di 2.700 tonnellate di anidride carbonica, quanto 125.000 alberi assorbiti in un anno, afferma Jennifer Wagner, vicepresidente della sostenibilità dell'azienda.

Tuttavia, l'impronta di carbonio di ciascun blocco viene generalmente ridotta solo del 5%. Se un cementificio non sequestra la propria anidride carbonica (e la maggior parte non lo fa), il gas deve essere portato da altre fonti. Inoltre, il processo non è ancora mobile, quindi non può essere utilizzato per applicazioni su richiesta come la compilazione di vialetti. Una versione che può essere utilizzata nei cantieri arriverà nei prossimi mesi, afferma Cail.

Tecnologie Solidia , fondata nel 2008, sta ancora sviluppando la sua tecnologia per sequestrare l'anidride carbonica nel calcestruzzo, ma ha il supporto di grandi aziende come Lafarge e della Federal Highway Administration del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti. La tecnologia, sviluppata per la prima volta alla Rutgers University, prevede la miscelazione di una polvere di cemento con sabbia e quindi il riempimento di spazi aperti con acqua e anidride carbonica. Il cemento reagisce con l'anidride carbonica per produrre carbonato di calcio e silice, che induriscono il materiale in calcestruzzo. Il calcestruzzo potrebbe essere dal 10 al 25% più resistente dei materiali odierni, afferma il CEO di Solidia, Tom Schuler, e sarà più resistente alle crepe negli ambienti in cui il congelamento e lo scongelamento sono comuni.

Più con meno

La conservazione dell'anidride carbonica nel cemento non è l'unico modo per migliorare l'impronta ambientale del materiale.

Il Concrete Sustainability Hub del MIT ha dimostrato come la nanoingegneria può rendere il calcestruzzo due volte più resistente alla frattura senza modificare in modo significativo il peso o la composizione chimica, afferma il direttore del laboratorio, Franz-Josef Ulm. Ciò consentirebbe ai produttori di utilizzare meno calcestruzzo nell'intero processo di costruzione senza sacrificare la forza. Il ritrovamento è apparso in Comunicazioni sulla natura l'anno scorso.

Un altro approccio consiste nel modificare le proprietà del calcestruzzo aggiungendo materiali come la cenere volante, un sottoprodotto della combustione del carbone. Quel materiale è stato aggiunto al calcestruzzo in piccole quantità per decenni, ma CeraTech , una società con sede fuori Washington, DC, sta producendo calcestruzzo che contiene il 95% di ceneri volanti. Usa la metà dell'acqua del cemento Portland che sostituisce e dura fino a tre volte di più, afferma Mark Wasilko, vicepresidente esecutivo dell'azienda. Il materiale è realizzato attraverso una reazione chimica invece di essere cotto in un forno. CeraTech punta il prodotto alle compagnie petrolifere e del gas che necessitano di materiali con resistenza termica e alla corrosione. Il Gruppo Sefa , nel frattempo, ha sviluppato un processo per la produzione di calcestruzzo con ceneri volanti prelevate dal terreno in aggiunta a ciò che può essere catturato dalle centrali a carbone. Questa tecnica può aiutare a ripulire le discariche e gli stagni pieni di cenere che è rimasta per anni.

L'asporto:

Il calcestruzzo che è migliore per l'ambiente viene utilizzato oggi su piccola scala. Ma nel complesso, la ricetta del cemento non è cambiata molto. Sebbene la Portland Cement Association, un gruppo commerciale, sottolinei che fabbriche e processi aggiornati hanno aiutato l'industria a migliorare la propria efficienza energetica del 40 percento dagli anni '70, saranno necessarie nuove tecnologie per muovere l'ago significativamente di più.

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