In un progetto pilota, i ricercatori hanno infuso il normale cemento con biochar ecologico, un tipo di carbone ricavato da rifiuti organici, che era stato preventivamente rafforzato con acqua di scarico del calcestruzzo. Il biochar è stato in grado di aspirare dall’aria fino al 23% del suo peso in anidride carbonica, pur raggiungendo una resistenza paragonabile a quella del normale cemento. La ricerca potrebbe ridurre in modo significativo le emissioni di carbonio dell’industria del calcestruzzo, che è una delle industrie manifatturiere a più alta intensità di energia e di carbonio. Il lavoro, guidato dal dottorando Zhipeng Li, è riportato nella rivista Materials Letters. Ogni anno, a livello globale, vengono prodotti più di 4 miliardi di tonnellate di cemento. La produzione di cemento ordinario richiede temperature elevate e la combustione di prodotti combustibili. Anche il calcare, che viene utilizzato per la sua produzione, va incontro a una decomposizione che produce anidride carbonica, tanto che si ritiene che la produzione di cemento sia responsabile di circa l’8% delle emissioni totali di carbonio prodotte dalle attività umane in tutto il mondo. I ricercatori hanno provato ad aggiungere biochar come sostituto del cemento per renderlo più ecologico e ridurne l’impronta di carbonio. Il risultato è stato che l’aggiunta anche del 3% di biochar ha ridotto drasticamente la resistenza del calcestruzzo.
La ricetta al biochar
Dopo aver trattato il biochar nelle acque reflue di lavaggio del calcestruzzo, i ricercatori del WSU sono riusciti ad aggiungere fino al 30% di biochar alla loro miscela di cemento. La pasta realizzata con il cemento modificato con biochar è stata in grado di raggiungere una resistenza alla compressione dopo 28 giorni paragonabile a quella del cemento ordinario. “Siamo impegnati a trovare nuovi modi per dirottare i flussi di rifiuti verso usi benefici nel cemento; una volta identificati questi flussi di rifiuti, il passo successivo è vedere come possiamo agitare la bacchetta magica della chimica e trasformarli in una risorsa“, ha detto Shi. “Il trucco sta proprio nell’ingegneria interfacciale, cioè nel modo in cui si progettano le interfacce nel calcestruzzo“. L’acqua caustica di lavaggio del calcestruzzo è un materiale di scarto talvolta problematico della produzione di calcestruzzo. L’acqua di scarico è molto alcalina ma serve anche come preziosa fonte di calcio, ha detto Shi. I ricercatori hanno utilizzato il calcio per indurre la formazione di calcite, che va a beneficio del biochar e del calcestruzzo (che viene incorporato nel biochar). “La maggior parte degli altri ricercatori è stata in grado di aggiungere solo il 3% di biochar per sostituire il cemento, ma noi stiamo dimostrando l’uso di dosi molto più elevate perché abbiamo capito come ingegnerizzare la superficie “, ha detto. La sinergia tra le acque reflue altamente alcaline, che contengono molto calcio, e il biochar altamente poroso ha fatto sì che il carbonato di calcio precipitasse sul o nel biochar, rafforzandolo e consentendo la cattura dell’anidride carbonica dall’aria. Un calcestruzzo realizzato con questo materiale dovrebbe continuare a sequestrare l’anidride carbonica per tutta la durata di vita del calcestruzzo stesso, in genere 30 anni per una pavimentazione o 75 anni per un ponte.
Per commercializzare questa tecnologia, i ricercatori hanno collaborato con l’Ufficio per la commercializzazione dell’Università di Washington per proteggere la proprietà intellettuale e hanno depositato una domanda di brevetto provvisorio per il loro lavoro sul calcestruzzo carbon-negative. Di recente hanno ricevuto una sovvenzione di avviamento dalla Washington Research Foundation per produrre più dati per una serie di casi d’uso. Stanno inoltre cercando attivamente partner industriali del settore edile e delle costruzioni per aumentare la produzione per le dimostrazioni sul campo e la concessione di licenze per questa tecnologia.
