Perchè il Calcestruzzo è Sostenibile: ecco le indicazioni del Global Cement & Concrete Association

“Il calcestruzzo è più di un semplice materiale. Il calcestruzzo riguarda le nostre vite”. È questo il messaggio che l’associazione mondiale del calcestruzzo e del cemento, GCCA - Global Cement and Concrete Association, intende promuovere, sviluppando aspetti tecnici e soprattutto sostenibili di un materiale tanto moderno quanto antichissimo.

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Calcestruzzo, un materiale che accompagna e migliora le nostre vite 

Ereditiamo dal passato modelli costruttivi come la Cupola del Pantheon e siamo oggi inconsapevolmente circondati da un materiale che accompagna e migliora le nostre vite. 

Contro l’immaginario comune che associa altri materiali a soluzioni costruttive più naturali, il calcestruzzo ha incredibili vantaggi sul piano della sostenibilità, tanto da rappresentare una concreta soluzione per il mondo futuro. Basti pensare che è l’unico materiale reperibile localmente con un enorme risparmio in termini di CO2 sul trasporto. 

Priorità del GCCA, quindi, è lavorare affinché il calcestruzzo diventi il perno fondamentale per la creazione della società futura, migliorando non solo il settore delle costruzioni, ma anche tutti gli altri ambiti che garantiscono il benessere della comunità. 

Pertanto l’intero settore è pienamente impegnato a raggiungere progressi significativi in tale direzione.

Lo dimostra il report del GCCA – “Getting the Numbers Right”- GNR che, attraverso la raccolta dati su diverse voci dell’industria del cemento (produzione, emissione di CO2, consumo energetico e di calore, consumo componenti minerali), monitora e dimostra numericamente i progressi che il settore sta registrando in campo ambientale.

Gli ultimi dati raccolti, disponibili sulla pagina GNR Project Reporting CO2, evidenziano dal 1990 al 2018:

  • una  riduzione del 19.2% in CO2 per tonnellate di cemento prodotto, 
  • un incremento al 9.5% di combustibile alternativo,
  • un efficientamento energetico con riduzione del 18% del consumo di energia.

 

“20 aspetti che fanno del calcestruzzo un materiale sostenibile”

Nel video promozionale dal titolo “Sustainability of concrete”, lanciato dal GCCA sul loro sito e sul canale YouTube, vengono illustrati 20 modi in cui il calcestruzzo fornisce soluzioni sostenibili per il mondo di domani, nell’ottica di un incremento demografico mondiale e della conseguente necessità di nuovi nuclei urbani. 

 

 

Il contributo benefico del calcestruzzo viene espresso tanto nell’ambito specifico degli edifici, quanto nella comunità in generale. 

Di seguito i 20 punti elencati dal GCCA.

 

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 Illustrazione © gccassociation/concrete-and-sustainability/

 

Il contributo del calcestruzzo a favore di edifici sempre più sostenibili

1. La durabilità di un materiale rappresenta la capacità di preservare nel tempo le prestazioni iniziali, in relazione all’ambiente in cui si trova. Tale concetto è cardine dell’edilizia sostenibile. Strutture in calcestruzzo, infatti, hanno una vita utile estesa e requisiti di manutenzione assai ridotti rispetto all’acciaio e al legno, con conseguente riduzione dell’impatto ambientale in termini di emissioni di CO2, consumo di materie prime e di energia, nonchè emissioni di rumore e micropolveri. 

Al concetto di durabilità si collega il punto successivo di “DfD - design for dis-assembly”. 

2. DfD - design for dis-assembly rappresenta un nuovo approccio alla progettazione e un importante contributo all’ambiente.

La filosofia del costruire per disassemblaggio  permette un facile riutilizzo di elementi quali colonne, pareti, travi e lastre, reimpiegate nell’ampliamento di edifici esistenti o nuovi. Questo tipo di progettazione permette di smontare anziché demolire, riducendo così l’uso di materie prime e di rifiuti.

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Illustrazione © Design for Disassembly in the built environment: 

DfD a guide to closed-loop design and building - Terri Meyer Boake

 

Il modello ciclico proposto necessita il ripensamento delle strutture, nonchè lo sviluppo di sistemi informativi e gestionali. 

3. Il calcestruzzo garantisce elevate prestazioni alle alte temperature, il che lo rende un materiale in grado di preservare l’integrità parziale delle strutture, riducendo il rischio di collasso e salvaguardando l’incolumità delle persone. Questo grazie al fatto che il calcestruzzo non brucia, non emette gas tossici e ha una bassa conducibilità termica. Oltre a tutti questi noti benefici, viene sempre più riconosciuta la resilienza quale componente chiave della sostenibilità economica, sociale e ambientale. Aiutando a limitare l'entità dei danni causati da un incendio, gli edifici in calcestruzzo garantiscono alla comunità il recupero più rapido e riducono la necessità di demolizione e ricostruzione, abbassando il costo economico e ambientale.

4. L'elevata densità demografica soprattutto in alcune aree metropolitane solleva molte sfide legate alla qualità della vita. L’inquinamento acustico e quello di componenti organicivolatili (COV) negli ambienti indoor, sono tra le problematiche che ad oggi danneggiano seriamente il benessere e la salute delle persone. Inoltre, lo sviluppo dei sistemi di telecomunicazione e l'intensificazione della rete di trasmissione elettrica, destano interesse rispetto ai possibili effetti sulla salute, derivanti dalla permanenza prolungata in prossimità di fonti di emissioni di onde elettromagnetiche.

È evidente come, in tali condizioni ambientali, sia fondamentale un materiale dall’elevato isolamento acustico, fonte non emettente di composti organici volatili (VOC), quale è il calcestruzzo. Inoltre la combinazione di quest’ultimo con materiali come il grafene consente la schermatura degli edifici dalle interferenze elettromagnetiche (EMI) e la dissipazione delle cariche elettrostatiche al fine di fornire maggiore protezione agli utenti.

5. La combinazione del calcestruzzo con il grafene consente inoltre di modificare il comportamento isolante, permettendo il passaggio della corrente elettrica senza comprometterne le caratteristiche di resistenza e fluidità.Le applicazioni e i vantaggi che ne derivano sono molteplici e vanno dai pannelli riscaldanti per superfici interne ed esterne, al riscaldamento a pavimento o a parete.

La massa termica del calcestruzzo diventa serbatoio termico riducendo la domanda di energia nelle ore di punta e i consumi. Allo stesso modo, se alimentato da energia rinnovabile, l'elettricità può essere utilizzata quando viene generata, con il calcestruzzo che funge da accumulo di energia. Ciò comporta vantaggi in termini di stabilità della rete, alla riduzione di combustibili fossili ed emissioni di CO2.

6. Grazie all’ elevata capacità di assorbire e immagazzinare calore, il calcestruzzo può essere utilizzato per raffreddare passivamente gli edifici. L'uso della massa termica del calcestruzzo per fornire un raffreddamento passivo è una potenziale soluzione alla domanda sempre più crescente di aria condizionata e uno dei modi più significativi in cui il materiale può essere utilizzato per migliorare le prestazioni energetiche degli edifici. Il calcestruzzo lasciato esposto (o verniciato) all'interno di un edificio assorbirà il calore in eccesso durante il giorno, con un minimo incremento della temperatura interna delle pareti e dei solai, riducendo o eliminando la necessità di raffreddamento meccanico. Il calore trattenuto dal calcestruzzo durante il giorno viene rimosso durante la notte ventilando l'edificio con aria fresca di notte. 

7. Come ben noto, il calcestruzzo resiste bene a compressione, male a trazione. L’impiego di cavi pretesi sopperisce alla scarsa capacità di resistere a trazione, facendo lavorare l’intera sezione, inclusa l’area sottostante l’asse neutro. Ciò consente di ridurne le dimensioni e, di conseguenza, il materiare impiegato. Inoltre, l’utilizzo di cavi d’acciaio ad alte prestazioni riduce, a parità di forza, ne riduce la quantità.

Da un punto di vista sostenibilie, il calcestruzzo precompresso è pertanto un’ottima soluzione, considerando anche i costi, l’aumento di durabilità e del ciclo di vita della struttura. 

8. Secondo vari studi, le finiture interne degli edifici adibiti a uffici rappresentano circa il 12-14% del totale delle emissioni di CO2. Rivestimenti come piastrelle, controsoffitti, lino o moquette, non solo rappresentano un costo aggiuntivo, ma hanno una durata del ciclo di vita assai inferiore ( 24 anni circa per i controsoffitti ). 

Poiché i sottofondi in calcestruzzo sono già un requisito standard nella maggior parte degli edifici, può essere logico utilizzarlo come superficie finita, grazie anche a una vasta gamma di finiture in cemento lucidato altamente resistenti, che riduce l’uso di intonaci e pitture.

Ne consegue che la capacità di progettare a favore di un intradosso in calcestruzzo esposto riduce le emissioni di carbonio, l’impiego di materiali primari e quelli di scarto durante la costruzione e al termine del ciclo di vita. 

9. Il calcestruzzo è un materiale da costruzione straordinariamente versatile in termini di componenti, design di miscele, prodotti, usi finali e posizionamento. Questa versatilità ne permette l'impiego in molte applicazioni diverse, consentendo ai progettisti e agli architetti di trarre vantaggio dai suoi intrinseci pro.

Cinque aspetti che possono essere sfruttati a vantaggio della progettazione strutturale sono:

  • Forma (lineare, planare e tridimensionale; rettilinea, curva o combinata; solida, vuota).
  • Resistenza (sono generalmente disponibili resistenze a compressione da 10 MPa a 100 MPa).
  • Non rinforzato, rinforzato o precompresso.
  • Tipo di rinforzo: fibre, barre ferrose o rinforzo non corrosivo.
  • Miscelato in loco, già miscelato, prefabbricato.

Questa versatilità strutturale offre all'ingegnere, che spesso lavora con l'architetto, un’ enorme scelta per soddisfare in modo ottimale ogni richiesta. 

10. Man mano che la sostenibilità diventa sempre più importante, i suddetti aspetti di versatilità del calcestruzzo consentono al progettista strutturale di ottimizzare il materiale usato, ridurre impatto di CO2, ridurre il consumo di acqua. La versatilità nelle tecniche di messa in opera offre a progettisti e appaltatori l'opportunità di ottimizzare l'uso di casseforme, nonché di espandere le applicazioni per le quali è possibile considerare il calcestruzzo.

 


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SAIE In Calcestruzzo: l'evento nazionale dedicato al progettare e costruire in calcestruzzo


Il calcestruzzo a supporto di una società sostenibile

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Illustrazione © gccassociation/concrete-and-sustainability/

 

Se si estende il campo di applicazione del calcestruzzo dall’edificio a uno spettro più ampio, allora si capisce come le proprietà di questo materiale siano tali da impigarlo appieno in tutte le sfaccettature della società moderna.

Il calcestruzzo resta la migliore soluzione quando si parla di rifrazione delle radiazioni solari sulle superfici (albedo di 0,4 contro 0,1 dell’asfalto), riducendo l’aumento di temperature nei centri densamente popolati.

Considerato negli ultimi anni la vera “rivoluzione green”, il calcestruzzo è sicuramente la scelta più sostenibile per quanto riguarda le pavimentazioni stradali. Oltre ad una già citata durabilità del materiale, i vantaggi dell’utilizzo di un calcestruzzo drenante sono innumerevoli: dalla restituzione dell’acqua piovana filtrata al sottosuolo, all’approviggionamento di acqua per gli alberi urbani, all’abbassamento delle temperature su piste ciclabili, parcheggi, percorsi pedonali. Inoltre il calcestruzzo drenante resta l’unica soluzione all’allagamento e all’effetto acquaplaning in caso precipitazioni copiose.

Infine, la già citata disponibilità locale, il collegamento con il concetto di economia circolare (grazie al riutilizzo di aggregati riciclati e combustibili alternativi per la produzione di clinker) e la resilienza rispetto a fenomeni distruttivi naturali, confermano come il calcestruzzo possa essere l’unico materiale in grado di trasportare la società odierna verso un mondo sostenibile. 

 

Per concludere, è noto che il cemento contenuto nel calcestruzzo assorba CO2.

Da qualche tempo si sta approfondendo e quantificando l’ammontare di CO2 assorbita dal calcestruzzo durante il suo ciclo di vita, in un processo noto come ricarbonatazione o semplicemente, carbon uptake. La carbonatazione è un processo naturale che si verifica quando il calcestruzzo reagisce con la CO2 nell’aria. La quantità effettiva di assorbimento di carbonio dipenderà da una serie di fattori, tra cui la classe di resistenza, le condizioni di esposizione, lo spessore dell’elemento in calcestruzzo. Una porzione significativa di assorbimento di carbonio nel calcestruzzo si verificherà in caso di strutture demolite (aumento della superfice utile) e in caso di esposizione all’aria delle macerie. 

L’esigenza di ridurre l’anidride carbonica sta portando a soluzioni sempre più verdi, come ad esempio leganti prodotti con temperature più basse, in grado di trattenere la CO2 mentre si solidificano, assorbendo parte del diossido di carbonio. Tali applicazioni sono tuttavia attualmente limitate a mercati di nicchia.

 

Il calcestruzzo resta ad oggi il materiale maggiormente impiegato al mondo nel settore delle costruzioni.

È quindi priorità di tutto il settore sostenere e accelerare ogni processo innovativo che migliori l’impatto ambientale.

Ovviamente qualsiasi aspetto riguardante la sostenibilità sarà imprescindibile da un continuo processo di ricerca e sviluppo del materiale. 

Con questa consapevolezza il GCCA ha annunciato Innovandi, un network di 30 compagnie mondiali, operanti nel settore del cemento, del calcestruzzo e degli additivi per calcestruzzo, con l’intento di collaborare su scala mondiale alla ricerca di soluzioni innovative ed efficaci per ridurre l’impronta di CO2, grazie anche al coinvolgimento di istituti privati e poli universitari.

Sostenibilità e innovazione saranno quindi gli unici parametri di cui tener conto per trasformare il calcestruzzo nel materiale del futuro.