Il cemento è uno dei materiali più utilizzati al mondo e rappresenta un elemento essenziale per il settore delle costruzioni. La sua produzione però è responsabile di una quota significativa delle emissioni globali di CO₂, soprattutto a causa della produzione del clinker, elemento fondamentale del cemento ottenuto attraverso un processo ad alta intensità energetica e caratterizzato dalla decarbonatazione del calcare.
Per questo, la decarbonizzazione dell’industria del cemento passa sempre più dalla ricerca di soluzioni capaci di ridurre la quantità di clinker e, di conseguenza, le emissioni associate alla sua produzione. È in questo scenario che si afferma il cemento a ridotto contenuto di clinker, una soluzione che consente di diminuire le emissioni di CO₂ associate alla produzione del cemento , attraverso l’impiego di cementi compositi e materiali cementizi supplementari, mantenendo al contempo le prestazioni necessarie per il suo utilizzo.
Ma la ricerca non si ferma alla riduzione delle emissioni. L’obiettivo a lungo termine è sviluppare soluzioni sempre più avanzate, fino ad arrivare al concetto di cemento carbon-negative: non soltanto limitare la CO₂ generata durante la produzione, ma contribuire a ridurre ulteriormente l’impronta carbonica del settore.
Una sfida tutt’altro che marginale, se si considera il ruolo centrale del calcestruzzo nelle costruzioni e nelle infrastrutture: dagli edifici ai ponti, dalle pavimentazioni alle dighe, il materiale è alla base di una parte significativa delle opere che caratterizzano il nostro ambiente costruito.
Cos’è il cemento a ridotta impronta di carbonio?
Per comprendere cos’è il low carbon cement, è utile partire dalla composizione del cemento tradizionale. Il cemento è un legante idraulico che, miscelato con acqua, forma una pasta capace di indurirsi e sviluppare proprietà adesive. È composto principalmente clinker, gesso e costituenti aggiuntivi, definiti dalla norma EN 197-1, quali ad esempio loppa granulata d’altoforno, calcare, ceneri volanti e pozzolane naturali.
Il costituente principale è il clinker, composto da silicati e alluminati di calcio ottenuti dalla cottura di calcare, argilla o marna. Il clinker viene successivamente macinato insieme al gesso e ad altri costituenti, in proporzioni variabili a seconda della tipologia di cemento, e trasformato nella polvere che costituisce il cemento. Durante l’utilizzo, il cemento viene miscelato con acqua e con altri ingredienti, come sabbia e aggregati, per ottenere materiali da costruzione quali malte e calcestruzzi. È proprio la produzione del clinker a rappresentare uno dei principali elementi di criticità dal punto di vista ambientale. Durante la clinkerizzazione, infatti, la calcinazione del calcare (CaCO₃) in calce viva (CaO) rilascia grandi quantità di CO₂. A queste si aggiungono le emissioni generate dai combustibili necessari per raggiungere le elevate temperature richieste dal processo di cottura.
Il cemento low carbon nasce quindi dall’esigenza di intervenire su questi processi per ridurne l’impatto, principalmente attraverso una minore quantità di clinker e l’impiego di materiali alternativi a minore impatto ambientale.
In quest’ottica, le differenze tra cemento tradizionale e cemento low-carbon riguardano soprattutto la quantità di clinker impiegata e, di conseguenza, l’impatto delle emissioni di CO₂ associate alla produzione.
Come si produce il cemento low carbon?
Una delle strategie più rapidamente efficaci per ridurre le emissioni associate alla produzione del cemento consiste nella riduzione del contenuto di clinker, attraverso l’impiego di cementi compositi e di materiali cementizi supplementari, gli SCM (Supplementary Cementitious Materials).
I cementi compositi, come quelli regolamentati dalla norma UNI EN 197-5:2021, consentono infatti di sostituire una parte del clinker con costituenti secondari caratterizzati da un minore impatto ambientale. Tra gli SCM possono rientrare materiali come calcare, ceneri volanti, scorie di altoforno e argille calcinate.
La riduzione del clinker rappresenta una leva particolarmente importante per la decarbonizzazione del settore, perché permette di intervenire direttamente su una delle principali fonti di emissioni legate alla produzione del cemento. Si stima infatti che, per ogni tonnellata di clinker prodotta, vengano generate e immesse nell’atmosfera circa 0,85 tonnellate di CO₂.
Vantaggi del cemento a basso contenuto di CO₂
I principali vantaggi del cemento a basso contenuto di CO₂ sono legati alla possibilità di ridurre l’impatto ambientale della produzione senza rinunciare alle prestazioni richieste al cemento e al calcestruzzo. Quindi:
- ridurre la quantità di clinker presente nel cemento;
- diminuire le emissioni di CO₂ associate alla produzione;
- valorizzare materiali cementizi supplementari nuovi e locali;
- contribuire alla riduzione dell’impatto ambientale del settore delle costruzioni.
La sfida consiste nel combinare la riduzione dell’impronta carbonica con prestazioni adeguate: l’impiego di SCM, infatti, deve garantire il mantenimento o il miglioramento delle prestazioni meccaniche del cemento e del calcestruzzo.
EnviroAdd®: attivatori di nuova generazione per il cemento a ridotta impronta di carbonio
La riduzione del contenuto di clinker attraverso l’impiego di SCM rappresenta una delle principali strategie per diminuire l’impatto ambientale del cemento. L’utilizzo di questi materiali in sostituzione del clinker può ridurre le resistenze meccaniche del cemento, soprattutto alle brevi stagionature, rendendo più difficile il raggiungimento della classe di resistenza prevista.
È proprio in questo contesto che assumono un ruolo importante gli attivatori di nuova generazione, sviluppati per favorire un utilizzo più efficace degli SCM durante la macinazione del cemento. Tra queste soluzioni si inserisce EnviroAdd®, la gamma Saint-Gobain Chryso sviluppata per supportare i produttori di cemento nella riduzione del contenuto di clinker e delle emissioni di CO₂, con risultati superiori rispetto a quelli ottenibili con gli attivatori tradizionali. Al tempo stesso, la loro azione contribuisce a mantenere o migliorare le prestazioni del cemento e del calcestruzzo e a valorizzare l’utilizzo di costituenti secondari, tra cui calcare, ceneri volanti, loppa di altoforno e argille calcinate. In questo modo è possibile sostituire parzialmente il clinker senza compromettere le proprietà del prodotto finale.
La gamma EnviroAdd® comprende diverse tipologie di attivatori, personalizzabili in funzione delle esigenze dei produttori di cemento, e sviluppati per soddisfare specifici requisiti di qualità: Le soluzioni disponibili spaziano dagli attivatori a basso e ad alto dosaggio, sviluppati per migliorare le resistenze meccaniche alle lunghe stagionature o sia alle breve che alle lunghe stagionature, fino ai prodotti progettati per ridurre la domanda d’acqua nel cemento.
