I ricercatori del MIT sviluppano nuovi additivi per il calcestruzzo "verde".

I ricercatori del MIT stanno scoprendo nuovi modi di produrre il calcestruzzo che rilasceranno meno anidride carbonica nell’atmosfera.

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Il calcestruzzo è il secondo materiale più consumato al mondo. L'acqua è al primo posto. È anche la pietra angolare delle infrastrutture moderne. Viene utilizzato per costruire strade, ponti, edifici e qualsiasi altra cosa progettata per essere durevole e duratura. Ma c'è un aspetto negativo. La produzione del calcestruzzo produce grandi quantità di anidride carbonica sia come sottoprodotto chimico della produzione del cemento, sia come energia necessaria per alimentare queste reazioni. Ogni anno, circa l’8% delle emissioni globali di carbonio sono associate alla produzione di cemento e calcestruzzo.

Un team di ricercatori del MIT afferma di aver scoperto nuovi materiali che riducono significativamente le emissioni di carbonio derivanti dai processi convenzionali di produzione del calcestruzzo senza alterare le proprietà meccaniche del calcestruzzo. I loro risultati sono stati pubblicati il ​​28 marzo sulla rivista PNAS Nexus, in un articolo dal titolo accattivante, “Cementing CO2 into CSH: A step between concrete carbon neutrality”. Gli autori sono i professori di ingegneria civile e ambientale del MIT Admir Masic e Franz-Josef Ulm, il candidato post-dottorato del MIT Damian Stefaniuk e il dottorando Marcin Hajduczek. Ha contribuito anche James Weaver del Wyss Institute dell'Università di Harvard.

Circa la metà delle emissioni associate alla produzione di cemento provengono dalla combustione di combustibili fossili come petrolio e gas naturale, che vengono utilizzati per riscaldare una miscela di calcare e argilla che alla fine diventa la familiare polvere grigia nota come cemento Portland ordinario (OPC). . Mentre l’energia necessaria per questo processo di riscaldamento potrebbe eventualmente essere sostituita con elettricità generata da fonti rinnovabili, solare o eolica, l’altra metà delle emissioni è inerente al materiale stesso. Quando la miscela minerale viene riscaldata a temperature superiori a 1.400 gradi Celsius (2.552 gradi Fahrenheit), subisce una trasformazione chimica da carbonato di calcio e argilla in una miscela di clinker (costituito principalmente da silicati di calcio) e anidride carbonica, che viene poi rilasciata nell'ambiente. aria.

In un comunicato stampa, i ricercatori del MIT affermano che quando l’OPC viene mescolato con acqua, sabbia e ghiaia durante la produzione del calcestruzzo, diventa altamente alcalino, creando un ambiente apparentemente ideale per il sequestro e lo stoccaggio a lungo termine dell’anidride carbonica in sotto forma di materiali carbonatici (un processo noto come carbonatazione). Nonostante questo potenziale del calcestruzzo di assorbire naturalmente l’anidride carbonica dall’atmosfera, quando queste reazioni si verificano normalmente – principalmente all’interno del calcestruzzo stagionato – possono sia indebolire il materiale sia abbassare l’alcalinità interna, che accelera la corrosione dell’armatura di rinforzo. Questi processi alla fine distruggono la capacità portante dell’edificio e incidono negativamente sulle sue prestazioni meccaniche a lungo termine. Queste reazioni lente e tardive di carbonatazione, che possono verificarsi su scale temporali di decenni, sono state da tempo riconosciute come percorsi indesiderati che accelerano il deterioramento del calcestruzzo.

"Il problema con queste reazioni di carbonatazione post-indurimento", afferma Masic, "è che interrompi la struttura e la chimica della matrice cementante che è molto efficace nel prevenire la corrosione dell'acciaio, che porta al degrado". I nuovi percorsi di sequestro dell’anidride carbonica scoperti dai ricercatori si basano sulla formazione molto precoce di carbonati durante la miscelazione e il getto del calcestruzzo prima che il materiale si solidifichi, il che potrebbe eliminare in gran parte gli effetti dannosi dell’assorbimento di anidride carbonica dopo che il materiale si è indurito.

La chiave del nuovo processo è l’aggiunta di un ingrediente semplice ed economico: il bicarbonato di sodio, altrimenti noto come bicarbonato di sodio. Nei test di laboratorio utilizzando la sostituzione del bicarbonato di sodio, il team ha dimostrato che fino al 15% della quantità totale di anidride carbonica associata alla produzione di cemento potrebbe essere mineralizzata durante queste prime fasi, abbastanza da incidere potenzialmente in modo significativo sull’impronta di carbonio globale del materiale.