La Oregon State University e il Sandia National Laboratory hanno ricevuto una sovvenzione triennale di 540.000 dollari dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per esplorare la possibilità di catturare l’anidride carbonica dalle emissioni industriali e sequestrarla in una forma mineralizzata in materiali da costruzione stampati in 3D.
Il progetto mira a ridurre l’impronta di carbonio dei materiali da costruzione a base di cemento utilizzati nella stampa 3D. L’obiettivo dei ricercatori è prendere un settore dell’economia che è un grande emettitore di anidride carbonica e renderlo significativamente più verde, ha detto Pavan Akula, assistente professore di ingegneria civile presso l’OSU College of Engineering, che collaborerà al progetto con ricercatori del Sandia, dell’Indian Institute of Science e dell’Indian Institute of Technology Roorkee e di due partner industriali, Graymont e Verdant Building Alternatives.
“L’industria delle costruzioni è responsabile della generazione del 13% delle emissioni globali di CO2”, ha affermato Akula. “Negli ultimi anni, la tecnologia di stampa 3D per il calcestruzzo ha guadagnato popolarità nella costruzione di edifici in quanto è un’alternativa più sostenibile: riduce sia i rifiuti che i costi di trasporto. Tuttavia, la maggior parte della stampa 3D del calcestruzzo si basa ancora solo su materiali tradizionali che sono veramente ad alta intensità di carbonio.
Il cemento Portland, sviluppato in Inghilterra all’inizio del 1800, è il tipo più comune di legante utilizzato nel calcestruzzo. Di solito viene prodotto estraendo, macinando e riscaldando argilla e calcare in forni industriali a temperature fino a 2.820 gradi Fahrenheit. Il processo altera la chimica dei materiali e crea il “clinker”, componente principale del cemento, generando anche anidride carbonica.
Il progetto si propone di catturare la CO2 emessa dalle industrie della calce e del cemento e sviluppare leganti sostenibili in grado di immagazzinare e mineralizzare la CO2 catturata nei componenti edili stampati come i muri. “Il nostro progetto mira a sviluppare tecnologie e materiali in grado di ridurre significativamente l’impronta di carbonio dei materiali utilizzati nella stampa 3D”, ha affermato Akula. Ciò è particolarmente importante, ha aggiunto, poiché si prevede che la domanda di calcestruzzo continuerà a crescere mentre le tendenze verso l’urbanizzazione continuano a livello globale.
“Ridurre l’impronta di carbonio dei materiali da costruzione a base di cemento è fondamentale se vogliamo raggiungere la decarbonizzazione e gli obiettivi climatici fissati dall’accordo di Parigi”, ha affermato Akula.
“I ricercatori lavoreranno alla creazione di leganti a base di carbonato, che potrebbero essere utilizzati per stampare componenti edili in sostituzione del cemento Portland tradizionale ad alta intensità di carbonio”, ha affermato Akula. “Questi leganti possono essere prodotti utilizzando anidride carbonica catturata da altre fonti industriali, come le centrali elettriche a combustione di carbone, e carbonato di calcio naturale. In questo modo, si evita la produzione di anidride carbonica nel processo di produzione del legante e si utilizza invece la CO2 già presente nell’atmosfera. Inoltre, la mineralizzazione della CO2 catturata nel legante aumenta la durabilità del materiale e riduce la quantità di materiali di scarto in discarica”.
Il team di ricerca prevede di valutare la fattibilità di utilizzare questi leganti a base di carbonato per la stampa 3D di componenti edili, come i muri, e di testarne le proprietà meccaniche e di resistenza al fuoco. Il team collaborerà con i partner industriali per valutare anche l’aspetto economico della produzione di questi materiali.
“Il nostro obiettivo finale è di creare un’alternativa sostenibile al cemento tradizionale che può essere utilizzata nella costruzione di edifici, ponti e altre infrastrutture”, ha detto Akula. “Ciò potrebbe contribuire significativamente alla riduzione delle emissioni di CO2 dal settore delle costruzioni e all’abbattimento delle barriere per la decarbonizzazione dell’economia”.
Il progetto triennale è finanziato dal programma Carbon Utilization and Biogeochemistry dell’Energy Department degli Stati Uniti. Sebbene la ricerca si concentri sulla tecnologia di stampa 3D per il calcestruzzo, i risultati della ricerca potrebbero essere applicabili anche ad altri settori che utilizzano materiali a base di cemento, come l’industria delle costruzioni stradali.
