Si potrà produrre un calcestruzzo senza cemento ?

Giappone: i ricercatori dell'Università di Tokyo hanno sviluppato un nuovo metodo per la produzione di calcestruzzo senza cemento dalla sabbia. Questa soluzione potrebbe essere di supporto sia per la riduzione delle emissioni di carbonio che per la costruzione di edifici e strutture nelle regioni desertiche, anche sulla Luna o su Marte.Secondo quanto riferito, il calcestruzzo risultante è più resistente ai cambiamenti chimici, di temperatura e umidità rispetto al calcestruzzo prodotto dal cemento Portland ordinario (OPC).

 

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Calcestruzzo senza cemento (foto presa da sito Institute of Industrial Science . The University of Tokyo)

 

Una soluzione che potrebbe consentire di ridurre l'impatto climatico del calcestruzzo

Un team di ricercatori del "Institute of Industrial Science" dell'Università di Tokyo ha sviluppato un nuovo metodo per produrre calcestruzzo senza l'utilizzo del cemento come legante.

La ricerca prevede di legare direttamente le particelle di sabbia tramite una semplice reazione in alcool con un catalizzatore. 


"The method reacts sand with alcohol in the presence of a catalyst, according to ChemEurope. When dehydrated, this produces tetraalkoxysilate. The research team then reintroduced water, and thus allowed the reactants to move back and forth between tetraalkoxysilate and sand. In this way, the sand particles progressively bonded together." Yuya Sakai, professore della Tokyo University.


"Nel calcestruzzo, il cemento viene utilizzato per legare sabbia e ghiaia. Alcuni ricercatori stanno studiando come sostituire più cemento con altri materiali, come ceneri volanti e scorie di altoforno, per ridurre le emissioni di CO2, ma questo approccio è insostenibile perché la fornitura di questi materiali stanno diminuendo a causa del ridotto utilizzo dei sistemi di alimentazione termica e del maggiore utilizzo dell'acciaio per forni elettrici", spiega Yuya Sakai, autrice principale. Pertanto, è necessario un nuovo approccio per produrre calcestruzzo da materiali inesauribili con un minore carico ambientale. "I ricercatori possono produrre tetraalcossisilano dalla sabbia attraverso una reazione con alcol e un catalizzatore rimuovendo l'acqua, che è un sottoprodotto della reazione. La nostra idea era di lasciare che l'acqua spostasse la reazione avanti e indietro dalla sabbia al tetraalcossisilano, per legare la sabbia particelle l'una con l'altra.".

I ricercatori hanno posizionato una tazza di foglio di rame in un recipiente di reazione con sabbia e materiali e hanno sistematicamente variato le condizioni di reazione, come la quantità di sabbia, alcool, catalizzatore e agente di disidratazione; la temperatura di riscaldamento; e il tempo di reazione. Trovare la giusta proporzione di sabbia e sostanze chimiche era fondamentale per ottenere un prodotto con una resistenza sufficiente.

"Abbiamo ottenuto prodotti sufficientemente resistenti con, ad esempio, sabbia silicea, perle di vetro, sabbia del deserto e sabbia lunare simulata", ha affermato il secondo autore Ahmad Farahani. "Questi risultati possono promuovere il passaggio a un'industria edile più verde ed economica ovunque sulla Terra. La nostra tecnica non richiede particelle di sabbia specifiche utilizzate nella costruzione convenzionale. Ciò aiuterà anche ad affrontare le questioni del cambiamento climatico e dello sviluppo spaziale". 

Inoltre, i ricercatori segnalano che è probabile che il prodotto abbia una durabilità migliore rispetto a quella del calcestruzzo convenzionale.

 

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Calcestruzzo senza cemento (foto presa da sito Institute of Industrial Science . The University of Tokyo)

 


Un commento personale

Si tratta di una ricerca ovviamente interessante e che pone le basi per nuovi sviluppi. Ma nei testi della ricerca che ho potuto tradurre anche dal giapponese (grazie a google translate) si lavora ancora su piccole quantità di materiale, con pentolini e bunker. Siamo ancora lontani da valutazioni su scala industriale e dal comprendere la sostenibilità economica della soluzione. Sono molti i filoni di ricerca che puntano a individuare soluzioni che possano sostituire il cemento come legante nel calcestruzzo, ed è importante che ci siano, ma per quello che è di mia conoscenza siamo ancora molto lontani da trovare un'alternativa. Il tema centrale resta quindi quello di come ridurre l'impatto sul clima dell'attuale produzione del cemento oggi, non in 31 paesi come prevede il protocollo di Parigi, a livello internazionale. Fondamentale in tal senso la possibilità di poter intervenire sul ciclo di produzione e quindi nel favorire, e non ostacolare come avviene in Italia, l'uso di rifiuti nella produzione di calore. Non c'è solo questo, l'industria del cemento sta investendo grandi capitali in innovazione di processo e di prodotto. L'innovazione sostenibile si fa ovviamente con la ricerca, e la ricerca ha il diritto di focalizzarsi anche su soluzioni aveniristiche e di rottura, ma va data grande importanza all'adozione di ogni possibile soluzione reale e attuabile in modo concreto senza impedimenti ideologici (o di micro politica locale).

Andrea Dari


Il lavoro sarà pubblicato in Seisan Kenkyu, Vol. 75, 2021 come "Produzione di corpi induriti mediante incollaggio diretto di particelle di sabbia".

Contatto per la ricerca 

Yuya Sakai, professore associato

Institute for Industrial Science, l'Università di Tokyo