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La popolazione mondiale continua a crescere, le persone continuano a costruire e, di conseguenza, il calcestruzzo continuerà a colare. Ormai, la permanenza del calcestruzzo nel settore delle costruzioni è stata consolidata da tempo. Ma il suo legante, il cemento, è ritenuto responsabile del 5-10% delle emissioni di anidride carbonica in tutto il mondo e, dopo oltre un decennio di intensa ricerca e analisi, il calcestruzzo sta cambiando.

Citando la pressione delle normative governative, l'interesse pubblico e un costante aumento degli investimenti verdi, l'industria del calcestruzzo dovrà trovare un modo per ridurre il suo utilizzo e l'impronta di carbonio.

Per soddisfare le aspettative, il settore sta adottando un approccio che coinvolge tutti i partecipanti, nel tentativo di fornire un prodotto con emissioni più basse.

Non ci sarà un singolo prodotto o processo esclusivo che darà una spinta improvvisa ai piani globali di riduzione delle emissioni di carbonio, ma piuttosto molteplici innovazioni.

Manuel Toro, responsabile commerciale per la sostenibilità, la strategia digitale e le vendite dell'azienda messicana di materiali edili Cemex, sottolinea che, in ultima analisi, i clienti vogliono minori emissioni di carbonio e il settore deve soddisfare questa esigenza il più rapidamente possibile.

"Per il 2024, penso di essere entusiasta della velocità con cui il settore sta procedendo verso una maggiore sostenibilità", afferma. "Molti Paesi con grandi volumi di calcestruzzo sono ora più coinvolti nel trend della sostenibilità e questo è qualcosa che avrà sicuramente un impatto sui nostri clienti".

Un operaio edile posa le lastre di calcestruzzo precompresso e riutilizzabile di Holcim per il Gruze Innovation Laboratory (Foto: Holcim Svizzera)

Sostituzione e modifica del cemento

Nella ricerca di un sostituto del cemento, è importante notare che l'industria intende sostituire, in particolare, il tradizionale cemento Portland ricavato dal calcare, che è il tipo di cemento più comunemente utilizzato a livello mondiale.

La calcinazione del calcare per produrre cemento è anche la più grande fonte di emissioni di carbonio durante il processo, con fino al 50% delle emissioni del settore provenienti da questa procedura. Alla fine, si stima che questa tradizionale miscela di cemento Portland si estinguerà, ma il termine "cemento" e il suo scopo fondamentale nella creazione del calcestruzzo rimarranno.

Due dei materiali più comuni che sostituiscono il calcare sono le ceneri volanti (un sottoprodotto polveroso della combustione del carbone) e le scorie (un sottoprodotto della fusione). L'uso di entrambi può limitare la necessità di altri materiali e sostanze (come acqua e clinker), ma presenta anche alcune sfumature a cui i costruttori avranno bisogno di tempo per adattarsi, letteralmente.

Sara Neff, responsabile della sostenibilità negli Stati Uniti presso Lendlease (una società australiana di costruzioni e immobiliare), sostiene che la conoscenza è potere per pianificare progetti con combinazioni innovative.

"Ci è stato detto correttamente che le scorie e le ceneri volanti avrebbero rallentato la polimerizzazione del calcestruzzo", osserva, riferendosi ai progetti ultimati negli Stati Uniti.

È un componente che può confondere anche una squadra esperta che ha più familiarità con il calcestruzzo convenzionale. Una resistenza più debole al posizionamento iniziale per il cemento a base di ceneri volanti e scorie può prolungare una giornata lavorativa e portare a costi maggiori; un potenziale ostacolo all'adozione universale.

Rendering del progetto dell'edificio 1 Java di Lendlease a Brooklyn, New York, Stati Uniti, in cui è stato utilizzato calcestruzzo pozzolanico (Foto: Lendlease)

Ma Neff aggiunge che il tempo aggiuntivo è nominale e non deve essere sprecato se gli appaltatori e i costruttori sanno come gestirlo. "Forse è un po' sconcertante per un po'", riconosce. "[Ma] lo abbiamo incorporato nel programma. Lo abbiamo pianificato".

Neff sottolinea inoltre i successi ottenuti in termini di resistenza e riduzione delle emissioni con la pozzolana (vetro macinato e riciclato aggiunto alle miscele di calcestruzzo) in diversi progetti negli Stati Uniti.

"Nel nostro progetto 1 Java a Brooklyn, abbiamo sostituito il 40% del cemento nelle fondamenta con un prodotto di vetro riciclato chiamato pozzolana di vetro smerigliato senza costi aggiuntivi per il progetto", ha affermato. "Abbiamo lavorato con il nostro subappaltatore di calcestruzzo e l'impianto di betonaggio per procurarci, preparare e versare il calcestruzzo delle fondamenta con Pozzotive, un prodotto di pozzolana di vetro smerigliato prodotto nella grande area di New York City".

Aumento delle aliquote di riduzione

Negli ultimi anni, i tassi di riduzione delle emissioni di carbonio pubblicizzati fino al 30% sembravano essere il limite massimo per i prodotti in calcestruzzo emergenti. Nel 2024, l'asticella è stata posta molto più in alto, con alcuni prodotti che pubblicizzano una riduzione delle emissioni dell'80%.

Un prodotto della linea di calcestruzzi e miscele Vertua di Cemex utilizza una soluzione cementizia geopolimerica proprietaria, che l'azienda ritiene possa ridurre le emissioni di _CO2 di oltre il 60% o pari a tale valore. Davide Zampini, responsabile della ricerca e sviluppo globale per Cemex, afferma che potrebbero essere in arrivo altri guadagni.

Una grande colata di cemento a Kuala Lumpur, Malesia (Foto: AdobeStock)

"Ci sono chiare indicazioni che possiamo andare oltre ciò a cui ci stiamo rivolgendo", dice a International Constructio n.

Anche la semplice riduzione o rimozione del cemento non è sufficiente, afferma Zampini. L'intero processo dovrebbe essere riconsiderato con l'obiettivo di ridurre le emissioni.

"Ad esempio, l'efficienza di macinazione, l'energia di macinazione", nota. "Possiamo migliorare il livello di sostituzione del clinker con simmetrie e materiali supplementari man mano che sviluppiamo nuove tecnologie".

Ciò che Zampini descrive è essenzialmente un mezzo per misurare il carbonio incorporato, che Neff aggiunge essere stato sottostimato nel corso degli anni. Misurare il carbonio incorporato, dice, tiene traccia delle emissioni di carbonio create dalla produzione di materiali utilizzati nell'edilizia.

"Stiamo misurando il carbonio incorporato in modo coerente in tutti i nostri progetti e nella progettazione concettuale", afferma. In questa misurazione, c'è ancora molta strada da fare in termini di riduzioni, tuttavia. Afferma che le riduzioni del carbonio incorporato nei progetti si stanno livellando con i prodotti e i processi attuali intorno al 30%.

"Stiamo solo arrancando", nota Neff, con una riduzione del 30% del carbonio incorporato, perché il consumo di calcestruzzo aumenta ogni anno, ad esempio di circa il 3% solo negli Stati Uniti.

Riutilizzo del calcestruzzo

L'industria si è concentrata sulla riduzione su larga scala e ha sempre avuto un mercato per il riciclaggio del calcestruzzo, ma che dire del riutilizzo? Un ostacolo importante all'emissione di carbonio delle sostanze è che il riutilizzo del calcestruzzo è stato molto limitato.

Tuttavia, Holcim, azienda svizzera produttrice di materiali e aggregati per l'edilizia, ritiene che la sua soluzione in calcestruzzo precompresso al carbonio possa rappresentare una strada da seguire.

"Cosa succederebbe se si potesse costruire uno dei primi edifici al mondo in calcestruzzo precompresso al carbonio (CPC) e ottenere significativi risparmi di _CO2 e materiali, per poi smantellarne i componenti e riutilizzarli altrove?", chiede retoricamente Holcim.

Produce le sue lastre CPC, rinforzate con fibre di carbonio precompresse in un ambiente di fabbrica. L'uso di fili di fibra di carbonio leggeri come rinforzo conferisce alle lastre la stessa capacità portante delle lastre tradizionali in cemento armato, pur essendo fino a cinque volte più sottili e leggere.

Getti di calcestruzzo da un miscelatore in loco (Foto: AdobeStock)

Holcim ha utilizzato le lastre nella costruzione del suo Grüze Innovation Laboratory di 120 metri quadrati, un centro informazioni aziendale e un laboratorio di edilizia sostenibile. L'edificio è costruito con i pannelli di calcestruzzo "delicati ma riutilizzabili" di Holcim, che possono essere smontati e riutilizzati.

L'edificio, ritenuto uno dei primi edifici CPC al mondo, è stato costruito utilizzando un nuovo metodo sviluppato dal CPC con sede in Germania e dall'Università di scienze applicate di Zurigo.

Insieme a un programma di "condivisione" (in base al quale un cliente può prestare i singoli pannelli di calcestruzzo), Holcim afferma che il processo riduce i costi di costruzione fino al 75%.

"Riduce il costo di un nuovo sviluppo, poiché non devono acquistare direttamente i materiali o smantellare l'edificio", spiega l'azienda. "In secondo luogo, offre loro la possibilità di assemblare la struttura altrove. Infine, il cliente può chiedere a Holcim di smontare la struttura quando non è più necessaria, così possiamo preparare i componenti per il riutilizzo".

Il legame con le celebrità

Se c'è una conclusione importante da trarre dal settore del calcestruzzo, è che non opera più nell'ombra. Dalla trasparenza aziendale ai dati scientifici, non si può sfuggire alla rilevanza del calcestruzzo e alle sfide delle emissioni. Deve semplicemente evolversi.

Gli investimenti nel settore non provengono solo dall'interno dell'industria: celebrità e atleti professionisti stanno investendo in un prodotto più sostenibile, il che potrebbe portare a una maggiore attenzione da parte del pubblico in generale.

Prendiamo Partanna, l'azienda statunitense produttrice di calcestruzzo sostenibile, co-fondata dal tre volte campione della National Basketball Association (NBA) Rick Fox, che è anche amministratore delegato dell'azienda.

La dottoressa Chamila Gunasekara del RMIT tiene in mano un campione di calcestruzzo a basse emissioni di carbonio (Foto: Michael Quin, RMIT)

Originario del Canada e attualmente residente alle Bahamas, ha fondato l'azienda dopo che un uragano ha colpito le isole nel 2019. Il suo obiettivo: trovare un materiale più resistente alle intemperie per l'edilizia abitativa.

Rory Anderson, responsabile della crescita di Partanna, ha affermato che Fox è stato quindi ispirato a puntare su innovazioni che riducessero l'impatto ambientale. "Cercava soluzioni abitative a prova di uragano", afferma Anderson, notando che la missione ora ha raddoppiato gli sforzi per essere "naturalmente positiva".

Partanna indurisce il suo calcestruzzo a temperatura ambiente, il che richiede meno energia rispetto all'uso del calore per la polimerizzazione. Il materiale utilizza salamoia, pozzolane naturali, grandi scarti industriali di alta qualità e altri ingredienti proprietari per creare il suo legante, che l'azienda ritiene lo renda carbon negative.

Il prodotto, afferma Partanna, mostra anche la capacità di assorbire _CO2 dall'atmosfera durante il processo di produzione.

Fox non è l'unica celebrità incuriosita dall'industria del cemento. L'attore Dennis Quaid, tramite il suo programma di contenuti digitali Viewpoint, ha annunciato una serie di episodi che presenteranno innovazioni tecnologiche sostenibili nell'edilizia e nell'architettura. Il programma di apertura (intitolato "Green Building Materials") dovrebbe mettere in evidenza nuovi prodotti edilizi eco-compatibili.

"A volte l'innovazione deve arrivare fuori dal campo", afferma Anderson sul perché Hollywood e la comunità sportiva professionistica siano improvvisamente coinvolte attivamente nel settore e nella discussione. "E questo è un problema enorme. Fino a poco tempo fa, non c'erano abbastanza soluzioni commercialmente scalabili per poter creare impatto".

Afferma che anche il pubblico può vedere la tecnologia trasformarsi davanti ai propri occhi, dalle auto a benzina di ieri ai dumper elettrici/automatici di oggi. "Ma stiamo ancora usando gli stessi materiali per arrivare al cemento", aggiunge. "La gente, credo, sta provando quella frustrazione e che non ci sono state soluzioni.

"Ci sono enormi pressioni sul settore delle costruzioni per decarbonizzare da una prospettiva politica, e penso che questo stia guidando gran parte della domanda di innovazione. Le persone hanno guardato a questo come a un settore e hanno detto: 'Cosa posso fare?'"

Per ora, appaltatori e costruttori possono continuare a costruire una rete diversificata di fornitori di materiali e aggregati e continuare la loro formazione sui nuovi prodotti in calcestruzzo. Sarebbe saggio per loro tenere il passo, poiché si tratta di uno dei movimenti più avanzati del secolo che non mostra segni di rallentamento.