Il settore delle costruzioni costituisce uno dei settori più energivori e inquinanti a livello globale. Ogni anno produce quasi il 30% di tutti i rifiuti generati nell’Unione europea. Negli ultimi anni, molti istituti di ricerca – è il caso, ad esempio, dell’Eidgenössische Technische Hochschule (Eth) di Zurigo – stanno lavorando per sviluppare strategie che permettano di riciclare il calcestruzzo o ridurne l’impiego.
Uno dei filoni su cui sta puntando di più in Svizzera è proprio quello dei materiali innovativi. Utilizzando una schiuma minerale riciclabile, i ricercatori del Digital Building Technologies dell’ETH sono riusciti a creare delle casseforme stampate in 3D che mirano a ridurre le quantità di calcestruzzo generalmente usate negli edifici. Si chiama FoamWork ed è una soluzione che apre prospettive nuove nel mondo delle costruzioni.
L’architetto a capo del progetto, Patrick Bedarf, ritiene che, se questa soluzione venisse adottata su larga scala, potrebbe aiutare a ridurre l’impronta di carbonio delle costruzioni e del cemento in particolare, che è il più grande emettitore singolo di CO2 al mondo. “L’edilizia contribuisce in modo significativo alle emissioni di CO2, con la sola produzione di cemento responsabile del 7% delle emissioni a livello globale”, ha detto Bedarf. “Con FoamWork, le emissioni attraverso il consumo di materiale verrebbero ridotte nella lastra di cemento”.
Il progetto FoamWork
Il sistema FoamWork è completamente riciclabile. La loro lastra di cemento prefabbricata è più leggera e meglio isolata, consentendo una riduzione di calcestruzzo fino al 70%. La minore massa, poi, “avrebbe anche effetti secondari sul dimensionamento dell’intera struttura portante e ridurrebbe gli sforzi per la spedizione e la movimentazione nei cantieri”, ha precisato Bedarf.
Per il calcestruzzo utilizzato per la stampa degli elementi, i ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno sfruttato un’idea della startup svizzera FenX, che ha usato prodotti di scarto provenienti dalle centrali a carbone per trasformarli in schiuma minerale. Oltre ad essere un ottimo materiale isolante, per via della sua elevata porosità, in questo modo – spiega l’azienda – si è potuta ridurre al minimo l’impronta di carbonio della schiuma, anche quando si considerano le emissioni associate alla combustione del carbone.
Gli elementi stampati in 3D sono disposti all’interno di una cassaforma perimetrale in legno. La loro disposizione è stata studiata nei minimi dettagli da un software, che ha evidenziato le linee di sollecitazione lungo le quali generare le lastre, così da creare la resistenza necessaria e ridurre drasticamente la quantità di calcestruzzo necessaria per produrla. Si parte da uno stampo rettangolare convenzionale: i ricercatori hanno sistemato manualmente 24 elementi minerali di diverse forme e dimensioni. Il calcestruzzo viene gettato per colmare gli spazi vuoti, che sono effettivamente necessari per garantire la staticità dell’elemento stesso.
Il sistema è praticamente a “scarto zero”, poiché le casseforme stampate e i vari elementi in schiuma minerale possono essere riciclati o ristampati per creare nuove casseforme.
L’edilizia del futuro
Del resto, secondo il professore di ingegneria dell’Università di Cambridge Julian Allwood. che ha realizzato uno studio sul patrimonio edilizio della Gran Bretagna, “ciò che possiamo fare oggi per ridurre le emissioni nelle costruzioni riguarda l’efficienza dei materiali, utilizzando meno materiali perché i materiali hanno emissioni incorporate”.
Non a caso, nel tentativo di affrontare la sua enorme impronta di carbonio, la Global Cement and Concrete Association – i cui membri rappresentano l’80% del volume globale dell’industria del cemento al di fuori della Cina – sta lavorando per trovare sostituti del clinker, l’ingrediente del cemento a più alta intensità di carbonio, oltre a utilizzare tecnologie di cattura del carbonio per rimuovere le emissioni create nel processo di produzione del clinker.
Attualmente, la procedura adottata prevede la combustione di carbonato di calcio ad alte temperature per separare il calcio – necessario per creare il cemento – dal carbonio, che viene rilasciato nell’atmosfera. Fino a quando questi tipi di innovazioni non potranno essere adottati su larga scala, però, il modo più semplice per ridurre al minimo l’impronta di carbonio negli edifici è utilizzare materiali ad alto tenore di carbonio, come cemento e acciaio, in modo più parsimonioso ed efficiente. L’obiettivo è quello di raggiungere le zero emissioni entro il 2050.
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Edilizia circolare: un problema italiano
Secondo i dati diffusi da ISPRA e riportati nella “Strategia Nazionale per l’Economia Circolare”, nel nostro Paese nel 2019 sono stati prodotti oltre 52 milioni di tonnellate di rifiuti a seguito di costruzione e demolizione.
Quello dell’edilizia è anche il settore che più di qualsiasi altro produce rifiuti speciali. Fortunatamente, il tasso di recupero di materia dei rifiuti da demolizione e costruzione (riutilizzo, riciclaggio e altre forme di recupero), si è attestato al 78,1% (dato del 2019), più di 8 punti percentuali sopra l’obiettivo fissato dall’Unione Europea per tutti i Paesi membri.
Nel 2020 la Commissione europea ha presentato un “Piano d’azione per una nuova economia circolare” che punta, tra le altre cose, a prodotti più sostenibili e alla riduzione dei rifiuti, con una particolare attenzione a quei settori considerati “ad alta intensità di risorse”, tra cui appunto quello delle costruzioni. Nel marzo 2022 poi, ha pubblicato un primo pacchetto di misure per accelerare questa transizione, con proposte concrete che includono il potenziamento dei prodotti sostenibili e, in edilizia, la revisione del regolamento sui prodotti da costruzione.
Di recente, durante Italia 2030, il progetto del Ministero dello Sviluppo Economico e Luiss Business School per il futuro sostenibile del Paese, sono state presentate tre aree di intervento prioritarie per ripensare il mondo dell’edilizia in chiave circolare. Prima di tutto, sarà necessario concentrarsi sul recupero, il riciclo e l’utilizzo dei rifiuti derivanti dalle demolizioni e delle costruzioni. La seconda area di interesse è quella dei materiali alternativi e, infine, sarà necessario lavorare ai criteri di progettazione e di gestione delle costruzioni, con particolare attenzione alla digitalizzazione e alla riduzione della vulnerabilità climatica.
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