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Collegare il riciclo del cemento dismesso con il riciclo dell’acciaio in un processo congiunto, alimentato a rinnovabili, col quale produrre poi nuovo cemento a zero emissioni.
È questa la promessa di tre ingegneri dell’Università di Cambridge, il cui nuovo brevetto potrebbe contribuire alla sostenibilità di lungo termine di uno dei settori più difficili da decarbonizzare – quello appunto del cemento – in quello che sarebbe un esempio avanzato di economia circolare.
Esistono già molte opzioni per produrre cemento a emissioni ridotte, principalmente basate sulla miscelazione di nuovo cemento reattivo (clinker) con altri materiali supplementari. Tuttavia, finora non è stato possibile produrre la componente reattiva del cemento senza emissioni. La nuova invenzione di Cyrille Dunant, Pippa Horton e Julian Allwood consentirebbe di ottenere proprio questo risultato per la prima volta entro i parametri di processi industriali consolidati, secondo una nota pubblicata dall’ateneo britannico.
L’ispirazione per quello che è stato definito “Cambridge Electric Cement” è basata sull’osservazione che le caratteristiche chimiche del cemento di seconda mano, proveniente per esempio da demolizioni, sono praticamente identiche a quelle della calce utilizzata nei processi convenzionali di riciclaggio dell’acciaio.
Il processo di riciclaggio dell’acciaio avviene con forno elettrico ad arco, che può essere alimentato con energie rinnovabili. Parte del materiale derivante da tale riciclaggio viene poi usato per il processo del Cambridge Electric Cement, dove parte della frazione derivante dall’acciaio viene raffreddata per produrre clinker di cemento Portland.
Il nuovo cemento viene quindi prodotto in un ciclo virtuoso di riciclaggio, che non solo eliminerebbe le emissioni della produzione di cemento, ma risparmia anche materie prime e riduce persino le emissioni necessarie per la produzione di calce viva.
Ma vediamo più nel dettaglio questa soluzione.
Il nuovo processo inizia con i rifiuti di cemento provenienti dalla demolizione di vecchi edifici. Questi vengono frantumati per separare le pietre e la sabbia che formano il calcestruzzo dalla miscela di polvere di cemento e acqua che li lega.
La vecchia polvere di cemento viene poi utilizzata al posto del flusso di calce nel riciclaggio dell’acciaio. Quando l’acciaio fonde, il flusso forma una scoria che galleggia sull’acciaio liquido, proteggendolo dall’ossigeno dell’aria. Dopo la spillatura dell’acciaio riciclato, le scorie liquide vengono raffreddate rapidamente all’aria e macinate in una polvere praticamente identica al clinker che costituisce la base del nuovo cemento Portland.
In prove su scala pilota del nuovo processo, il team di Cambridge ha mostrato questo processo di riciclaggio combinato e i risultati evidenziano che il materiale ottenuto ha la composizione chimica di un clinker prodotto con i normali processi attuali.
“Combinando il riciclo dell’acciaio e del cemento in un unico processo alimentato da energia elettrica rinnovabile, si potrebbe garantire la fornitura dei materiali da costruzione di base per sostenere le infrastrutture di un mondo a emissioni zero e consentire lo sviluppo economico dove è più necessario”, ha detto il Prof. Allwood.
Il nuovo cemento è stato inventato nell’ambito di un vasto programma multi-universitario britannico, chiamato FIRES, guidato dallo stesso Allwood, che mira a consentire una rapida transizione verso emissioni zero grazie ad uno uso più efficace delle tecnologie già esistenti, anziché attendere nuove tecnologie energetiche, legate a soluzioni discutibili come quelle che in diversi casi riguardano l’idrogeno o la cattura e stoccaggio della CO2.
L’invenzione è stata premiata con una nuova sovvenzione di ricerca di 1,7 milioni di sterline dalle istituzioni britanniche, per approfondire gli aspetti scientifici alla base del nuovo processo. I nuovi fondi finanzieranno uno studio che sonderà la gamma di rifiuti di calcestruzzo che possono essere trasformati in Cambridge Electric Cement, valuterà come il processo interagisca con la produzione di acciaio e verificherà le prestazioni del materiale risultante.
“Se il Cambridge Electric Cement sarà all’altezza delle promesse che ha dimostrato nelle prime prove di laboratorio, potrebbe rappresentare un punto di svolta nel percorso verso un clima futuro sicuro”, ha detto Allwood.
Sostituire l’attuale cemento ad alte emissioni è infatti una delle sfide più difficili della decarbonizzazione, e un processo di economia circolare che interessi anche uno degli altri settori dove è più edificale abbattere le emissioni, cioè la produzione di acciaio, sarebbe effettivamente un bel passo avanti lungo la faticosa percorso della transizione energetica.
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