di M.C. Bignozzi, E. Rambaldi, N. Buratti, C. Mazzotti, A.L. Vinciguerra, M. Dondi, R. Soldati, C. Zanelli, L. Laghi, M. Marsigli, G. Pederzoli*23 Giugno 2017
Materiali sostenibili per il settore edile
Lindustria delle costruzioni, nel suo complesso, è uno dei settori più energivori e maggiormente responsabili delle emissioni di gas serra (circa il 36% del totale delle emissioni di CO2 in Europa). Questo settore rappresenta quindi uno dei principali soggetti su cui intervenire per raggiungere lobiettivo della decarbonizzazione proposta dalla Unione Europea mediante unazione mirata sui materiali e processi.
Il progetto MATER_SOS, Materiali Sostenibili per il ripristino e la realizzazione di nuovi edifici, finanziato con fondi europei dalla Regione Emilia Romagna, POR-FESR, Asse 1 Ricerca e Innovazione, Azione1.2.2, ha lo scopo di sviluppare e prototipare materiali da costruzione, quali calcestruzzi, malte, adesivi e piastrelle, a basso impatto ambientale al fine di utilizzarli nellintera filiera costruttiva.
Al progetto partecipano oltre ai laboratori di ricerca Centro Ceramico (Coordinatore), CNR-ISTEC (Faenza, RA), CIRI - Edilizia e Costruzioni (Università di Bologna), CertiMaC (Faenza, RA) e RICOS (responsabile della diffusione dei risultati di progetto), anche importanti aziende del settore delle costruzioni come Marazzi Group S.r.l., Concave (Consorzio Cave Bologna Soc. Coop.) punto di riferimento nel settore della produzione di calcestruzzi di alta qualità, e Fili & Forme S.r.l. attiva in Italia della produzione di macro fibre sintetiche e strutturali per il rinforzo del calcestruzzo con marchio Istrice. Le aziende non ricevono finanziamenti, ma collaborano alla ricerca nellottica di favorire il trasferimento tecnologico rendendo così i risultati del progetto rapidamente trasferibili al mondo produttivo.
Il progetto, di durata biennale (1 aprile 2016 31 marzo 2018) ha sviluppato nel primo anno diverse attività.
Mappatura e selezione dei rifiuti e loro caratterizzazione
Il Centro Ceramico e CNR-ISTEC hanno realizzato una mappatura dei rifiuti in ambito regionale potenzialmente utilizzabili nel settore delle costruzioni. Questi rifiuti hanno caratteristiche composizionali sufficientemente certe e costanti per essere usati senza pericolo per gli operatori e fruitori finali e sono presenti in quantità sufficientemente elevate per rappresentare nel settore edile una possibile alternativa alle materie prime naturali. Nellottica della sostenibilità sociale, ambientale ed economica - seguendo i principi delleconomia circolare - lobiettivo finale consiste nellottimizzazione della gestione delle risorse disponibili, nel recupero e riuso di materiali e prodotti e nella diminuzione dei costi di produzione. I rifiuti selezionati provengono sia dal trattamento della raccolta urbana sia da processi industriali. Per ciascuno di essi è stata messa a punto una scheda che ne descrive il protocollo di caratterizzazione e gli eventuali trattamenti necessari in funzione della destinazione duso. La mappatura regionale realizzata ha quindi lambizione di diventare uno strumento di riferimento nel settore delle costruzioni ai fini del recupero e commercializzazione di quei rifiuti che possano essere a pieno titolo riconosciuti come Materie Prime Seconde (MPS). Lo studio ha anche consentito di rappresentare a livello schematico, la provenienza regionale dei rifiuti finora considerati nel progetto.
Materiali sostenibili con funzione strutturale
Il CIRI-EC, insieme a CertiMaC e CNR-ISTEC, si stanno occupando della messa a punto di materiali a base cementizia con funzione strutturale contenenti alcuni rifiuti identificati nella mappatura. Nel primo anno di progetto si è lavorato sulla sostituzione di una parte del cemento con scarti dellindustria ceramica e dellindustria alimentare, così da cercare di diminuire limpatto ambientale del legante tradizionalmente più utilzzato in ediliza (1 ton di cemento produce circa 1 ton di CO2 in atmosfera). Gli effetti di questi nuovi eco-cementi sul comportamento meccanico di diverse tipologie di calcestruzzo, normale e fibrorinforzato, contenenti anche aggregati riciclati provenienti demolizioni, sono attualmente oggetto di studio. Le fibre utilizzate sono sia polimeriche sia di acciaio; le prime ottenute dal recupero di scarti di produzione di fibre in polipropilene e le seconde ricavate dalle carcasse di pneumatici esausti. I risultati ad oggi ottenuti sono promettenti e del tutto confrontabili con le prestazioni di malte e calcestruzzi tradizionali. Nel corso della seconda annualità del progetto saranno inoltre sviluppate miscele per malte per il rinforzo strutturale e saranno realizzati aggregati alleggeriti a partire da alcuni rifiuti già individuati.
Materiali sostenibili per intonaco, massetti e adesivi
CertiMaC, in collaborazione con il Centro Ceramico e CIRI-EC, si occupa della progettazione e sviluppo di massetti ed intonaci altamente sostenibili contenenti unelevata quantità di rifiuti emersi dalla mappatura e della realizzazione di prototipi alleggeriti ed a elevato grado di isolamento termico, pur mantenendo standard elevati di durabilità e traspirabilità. Fra i numerosi rifiuti esaminati, le miscele più promettenti sono state ottenute utilizzando cemento CEM 32.5 (il più economico e facilmente reperibile), scarti inerti dellindustria ceramica ed aggregato fine ottenuto dalla macinazione di scarti carbonatici dellindustria alimentare. Tali componenti diversamente additivati hanno portato alla realizzazione di due tipologie di prodotti idonei per la realizzazione di un intonaco termico (ρdensità m=1050 kg/m3, Rm=1,8 MPa ) e un massetto (densità m=1650 kg/m3, Rm=9,8 MPa). Si tratta di prodotti con contenuto di rifiuti di circa l85% in peso, e si configurano tra le soluzioni più promettenti ad oggi investigate in questo ambito applicativo. Oltre ai test di resistenza meccanica e densità, sono in corso i test necessari al loro impiego su scala industriale. Sono in fase di verifica fattori quali lassorbimento dacqua, il grado di traspirabilità e la conducibilità termica, così come richiesto dalle norme tecniche di settore (EN 998-1 e EN 13813 rispettivamente per intonaci e massetti).
Piastrelle ceramiche sostenibili per diverse destinazioni duso
CNR-ISTEC e il Centro Ceramico lavorano alla progettazione e sviluppo di piastrelle ceramiche sostenibili con lobiettivo di rafforzare la simbiosi industriale lungo catena del riciclo degli scarti in Emilia-Romagna. La mappatura dei rifiuti disponibili realizzata ha permesso di selezionarne diverse tipologie quali vetri, fanghi e ceneri, che sono stati inseriti dal 20% al 70% in impasti di gres porcellanato e testati a scala di laboratorio. Ogni rifiuto è stato classificato attraverso un profilo tecnologico che riassume le caratteristiche composizionali e gli effetti che le diverse aggiunte hanno su macinabilità, pressatura e sinterizzazione. Tra gli svantaggi è emersa una diminuzione di densità apparente e colore leggermente più scuro dopo cottura. Tra i vantaggi: realizzazione di piastrelle contenenti oltre il 60% di materiale ancora oggi definito rifiuto, con proprietà tecnologiche comparabili a quelle del gres porcellanato e con una significativa riduzione della temperatura di cottura.
Il progetto MATER_SOS si è posto degli obiettivi ambiziosi ma lo sviluppo della ricerca sta dimostrando che questi sono raggiungibili e realizzabili operativamente anche tramite il supporto delle aziende partner. Tra un anno, la realizzazione di pacchetti costruttivi corredati da schede tecniche prestazionali, saranno la prova tangibile che leconomia circolare non è solo un principio teorico e, nel settore delle costruzioni, può rappresentare unottima opportunità.
(*)
Maria Chiara Bignozzi, Elisa Rambaldi - Centro Ceramico;
Nicola Buratti, Claudio Mazzotti, Anna Lisa Vinciguerra - CIRI Edilizia e Costruzioni;
Michele Dondi, Roberto Soldati, Chiara Zanelli, CNR-ISTEC;
Luca Laghi, Marco Marsigli, Germano Pederzoli - CertiMaC.