Diminuire le emissioni di CO2: le possibili implicazioni per il settore della prefabbricazione in calcestruzzo

Le Agende dell’Unione Europea, degli Stati membri, del G7, del G20 sono zeppe di obiettivi stringenti ed impegnativi per diminuire le emissioni di CO₂, con step intermedi (il più significativo al 2030) fino a raggiungere la Carbon Neutrality al 2050, che significa saldo zero tra l’anidride carbonica che si produce e quella che si elimina.

Le novità introdotte forniscono al settore spunti ed elementi per ripensare a metodi e processi produttivi, ma anche di impiego ed utilizzo, spingendo il comparto a adattarsi alle nuove situazioni che verranno a crearsi e alle nuove regolamentazioni ambientali che verranno a delinearsi. 

La filiera del calcestruzzo è chiamata quindi a fare la sua parte per ottimizzare ulteriormente le proprie prassi costruttive, realizzando prodotti con minor dispendio energetico e pensati per un uso più efficiente delle produzioni a valle. Le decisioni che verranno prese nell’ambito della produzione di calcestruzzo per ottemperare a questi propositi comporteranno importanti conseguenze per il mondo della prefabbricazione, al quale appartengo. Ho quindi deciso di condividere con il lettore alcune mie riflessioni. 

La strategia di decarbonizzazione del settore del cemento: le sette leve 

Partiamo dalla materia prima di base: per i produttori di cemento la limitazione della produzione di CO₂ è da tempo un problema, perché le quote di emissione assegnate a ciascun impianto produttivo sono piuttosto limitate e, con gli impianti attuali, praticamente mai sufficienti per la produzione dei quantitativi periodici proporzionati all’entità delle vendite. Per cui le cementerie devono acquistare sul mercato costose quote di emissione ottenute con certificati bianchi, verdi od altro. Il giro di vite dato dal nuovo green deal, non più rinunciabile, rende insostenibile la cosa ed è perciò che il settore del cemento ha deciso di definire una strategia di decarbonizzazione basata su sette leve che sinteticamente sono: 

1. uso di combustibili alternativi principalmente da rifiuti; 
2. impiego di gas naturale ed idrogeno;
    
3. cattura e stoccaggio della CO₂; 
4. utilizzo di fonti rinnovabili ed efficientamento degli impianti; 
5. orientamento verso approvvigionamenti il più possibile locali e con trasporti green; 
6. utilizzo di materiali di sostituzione; 
7. abbassamento del rapporto klinker/cemento (k/c). 

A queste sette leve sarebbe opportuno aggiungerne un’altra, molto logica, che fa riferimento al minor uso di calcestruzzo, e quindi di cemento, e quindi di klinker sia in generale, sia negli elementi strutturali. 

Le conseguenze della decarbonizzazione sui relativi processi di produzione

Nel corso di questo articolo intendo dare una mia opinione sulle ultime due leve (la n.6 e la n.7) e sul minor uso di calcestruzzo, approfondendo gli aspetti collaterali legati a queste tematiche.

In primis, gli obiettivi sopracitati determinano tutti, in varie proporzioni, la necessità di ingenti investimenti, che renderanno necessario il reperimento di grandi capitali, che potranno avere duplice origine: 

• finanziamenti da ricevere da parte dell’UE o degli Stati membri, anche attraverso i Recovery Fund, 
• o per via diretta da parte dei gruppi che controllano le cementerie. 

Mentre nel primo caso i riflessi economici sul prezzo della tonnellata di cemento potrebbero essere lievi, nel secondo la necessità di ottenere cash flow aggiuntivo per effettuare gli ammortamenti potrebbe portare ad incrementi generalizzati. E qui la prima conseguenza per i produttori di manufatti prefabbricati comincia a delinearsi. Bisognerà vedere su che valori si assesterà il mercato, ma la probabilità di aumenti è elevata. 

Per valutare la rilevanza in termini di competitività dei nostri prodotti rispetto ai materiali alternativi, bisognerà fare dei distinguo e capire le conseguenze della decarbonizzazione sui relativi processi di produzione. Al di là del probabile incremento del costo del cemento, voglio iniziare facendo alcune riflessioni sulle conseguenze che la decarbonizzazione potrebbe portare ai nostri processi di produzione. 

Abbassamento del rapporto klinker/cemento: le conseguenze dell’utilizzo di cementi con miscele a basso contenuto di klinker per gli impieghi strutturali 

Promuovere l’utilizzo di cementi con miscele a basso contenuto di klinker comporterà cambiamenti importanti di tipo gestionale, impiantistico e di impiego del prodotto stesso.  

L’obiettivo di ridurre il rapporto k/c è in aperto contrasto con gli impieghi strutturali, soprattutto quelli caratterizzati da calcestruzzi ad alta resistenza e soprattutto alle brevi stagionature, ma anche a 28 gg.

Impiegare cementi a minor contenuto di klinker significa penalizzare l’utilizzo di CEM I 52.5 e 42.5, così importanti per lo sformo giornaliero ed in particolar modo per le strutture precompresse, specie nelle stagioni meno calde. Ma il minor impiego di klinker passa anche attraverso l’impiego di minori dosaggi di cemento a metro cubo di calcestruzzo e ciò significa che, per tenere bassi i rapporti a/c, occorrerà gettare calcestruzzi con meno H₂O e, di conseguenza, si rende meno indicato l’utilizzo di calcestruzzi SCC, caratterizzati da maggiori dosaggi di cemento. Questo, e vi chiedo di prestare molta attenzione a questo passaggio, comporta due effetti: 

• Impiegando calcestruzzi meno fluidi si devono incrementare le vibrazioni ed il bilancio delle emissioni di CO₂ si altera per effetto del relativo consumo di energia.
• L’utilizzo di calcestruzzi contenenti meno klinker porta ad una diminuzione delle resistenze e quindi ad un aumento delle sezioni di calcestruzzo necessarie per la verifica strutturale. Questo comporta un maggior utilizzo di calcestruzzo e di conseguenza un maggior consumo di cemento e perciò di klinker. 

È una sorta di gatto che si morde la coda, che probabilmente non funziona correttamente ai fini della decarbonizzazione! 

La mia conclusione, che rimetto al giudizio del lettore, è che, ai fini del contenimento dell’uso del cemento, converrà sempre utilizzare calcestruzzi ad alta resistenza per contenere le dimensioni dei manufatti e dei vari spessori. Si impiegheranno maggiori quantità di klinker a metro cubo di calcestruzzo, ma si dovranno produrre minori quantità di calcestruzzo. Trovo che questo sia un tema molto importante da analizzare per ottenere degli orientamenti generali che possano essere di aiuto per marciare verso la diminuzione della produzione di CO₂.

Se il contenimento delle dimensioni dei manufatti diventa un punto fermo per una strategia congruente con la road map della decarbonizzazione, allora dobbiamo fare delle altre considerazioni. Saranno da privilegiare i manufatti che, a parità di prestazioni, siano più snelli; strutture sottili piuttosto che tozze, spessori limitati piuttosto che consistenti, orizzontamenti corrugati anziché con nervature primarie e secondarie. Esempi di manufatti che potrebbero essere penalizzati potrebbero essere il solaio alveolare, la struttura a doppia pendenza ed in generale quelli con un alto valore del rapporto peso/superficie.

Attenzione però alle implicazioni sulle emissioni di CO₂ dell’impiego di materiali leggeri alternativi, la cui produzione e comportamento in esercizio potrebbero implicare bilanci negativi rispetto al minor impiego di cemento. 

CAM: una riflessione sull’impiego di inerte da riciclo 

Argomento collaterale è quello riguardante i CAM che impongono l’utilizzo di materiale riciclato/sottoprodotto/recuperato almeno pari al 5 % per la produzione di manufatti prefabbricati in calcestruzzo. Per raggiungere questo obiettivo è indispensabile l’utilizzo di inerti riciclati/sottoprodotto/recuperati, utilizzo che le Norme limitano per la produzione di calcestruzzo, soprattutto ad alta resistenza.  

Inoltre, l’uso di inerti riciclati penalizza le caratteristiche meccaniche dei calcestruzzi. Quindi, per garantire alte prestazioni, i calcestruzzi necessiterebbero di maggiori quantità di cemento (e quindi di klinker).

Ridurre il rapporto k/c comporterebbe necessariamente l’aumento delle sezioni di calcestruzzo. La sola alternativa sarebbe l’impiego di calcestruzzi ad alta resistenza, ma i limiti operativi imposti dalle Norme ostacolano i requisiti imposti dai CAM. 

È fuor di dubbio che i CAM da questo punto di vista vadano modificati con riferimento al calcestruzzo usato per la prefabbricazione strutturale.

L’utilizzo di materiali in sostituzione al klinker 

Rimane da esaminare l’altra leva significativa di cui sopra e cioè l’utilizzo, come componenti del cemento, di materiali di sostituzione del klinker. Ciò significa puntare sull’incremento dell’utilizzo di cementi di miscela, quindi senz’altro CEM II invece che CEM I, ma anche CEM III e, per quanto possibile, CEM IV.  

Ma con l’utilizzo di questi cementi la resistenza specifica diminuisce e visto che abbiamo detto che per gli elementi strutturali se cala la resistenza aumentano gli spessori, ecco che per tali elementi l’impiego dei CEM III e IV ed anche II nella parte superiore della forchetta della percentuale di impiego di aggiunte, sarà da escludere.

Ma visto che con i cementi di miscela, soprattutto con quelli additivati con ceneri volanti o pozzolana, caratterizzati da presa ed indurimento più lenti, cala soprattutto la resistenza alle brevi stagionature, ma quella finale potrebbe raggiungere ottimi valori, si apre la possibilità di poterli utilizzare per manufatti prefabbricati per i quali la prestazione strutturale sia meno spinta alle brevi stagionature, come ad esempio masselli, blocchi, tubi, pozzetti, solai non precompressi, recinzioni, arredo urbano ecc.

È il momento di porre l’attenzione sulla durabilità effettiva delle strutture in calcestruzzo 

A proposito di resistenza finale, perché continuare a far riferimento a valori a 28 gg, soprattutto in caso di utilizzo di calcestruzzi prodotti con cementi la cui curva di incremento della resistenza ha una derivata prima in tali tempi ancora elevata? Poter far conto sulla resistenza a maggiori stagionature, ad esempio 56 gg, potrebbe estendere la possibilità di utilizzo di cementi di miscela per quegli impieghi anche strutturali in cui la resistenza richiesta sia elevata, ma le necessità del suo raggiungimento sia più lontana nel tempo o che possa essere raggiunta previo opportuno periodo di stagionature a piazzale. 

Se si considera che le caratteristiche di durabilità dei calcestruzzi realizzati con questi cementi possono incrementarsi anche sensibilmente, ecco che il loro impiego potrebbe trasformarsi in un’opportunità.

A proposito di durabilità, il target di limitare l’uso di cemento deve obbligatoriamente spostare la determinazione delle classi di cui alle norme, dal contenuto minimo di cemento (imporre un minimo implica maggior consumo) e dal rapporto a/c, alla misurazione specifica delle prestazioni di permeabilità e di quant’altro ritenuto rilevante, non sono certo io a dover dire cosa. 

Passare da un grossolano approccio prescrittivo ad un enormemente più significativo approccio prestazionale è cosa non più rinunciabile e non solo ai fini della decarbonizzazione, ma anche dell’effettivo ottenimento di una durabilità effettiva, sempre più centrale in un dibattito generale che, soprattutto per le opere pubbliche, tende ad indicare come tendine di Achille delle strutture in calcestruzzo armato la durata nel tempo. 

I calcestruzzi ben progettati e ben realizzati hanno una lunga durata, superiore a quella dei sistemi concorrenti ed è perciò che noi, che siamo protagonisti di questa tecnologia, abbiamo il dovere di cercare il più possibile di creare standard di riferimento e relative norme e regole, prassi operative ed esecutive atte a garantire effettiva esigibilità, per preservare il nostro business, ma, soprattutto, per giovare alla comunità degli utenti.

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L’economia circolare e il settore del calcestruzzo prefabbricato: le iniziative del Gruppo Truzzi per il 2021

Il Gruppo Truzzi sta sviluppando diverse iniziative volte sia al monitoraggio sia al miglioramento continuo delle prestazioni ambientali degli stabilimenti produttivi.

Nell’articolo viene spiegato quali soluzioni l’azienda intende implementare in ottica di economia circolare, con la speranza che possano essere d’ispirazione ad altre aziende e partners del settore del calcestruzzo prefabbricato. Scorpi tutte le iniziative sostenibili del Gruppo Truzzi