La produzione di cemento contribuisce con l'8% di emissioni inquinanti su scala globale, al secondo posto al mondo per inquinamento
Cemento. Così fondamentale e così inquinante. La sua produzione su scala globale costituisce un’enorme fonte di emissioni, la seconda al mondo per quantità di gas climalteranti. Stando alle stime più recenti, la produzione di cemento – la materia prima più utilizzata al mondo dopo l’acqua – attualmente rilascia l’8% delle emissioni globali di CO2, e si prevede che la domanda aumenterà del 50% negli anni futuri, spinto dalla crescente urbanizzazione.
La ricerca internazionale sta conducendo diversi studi nel tentativo di individuare altre strade per produrlo, ma riducendo l’impatto emissivo. Ed ecco che un nuovo approccio economico e scalabile, è stato sviluppato dall’Università del Michigan, negli Stati Uniti, con l’obiettivo di neutralizzare il procedimento industriale a più alto impatto di carbonio, ma senza alterare il processo di fabbricazione.
Il nuovo metodo più sostenibile
“Il nostro nuovo approccio alla produzione di materiali elettrochimici apre una nuova area nella produzione di cemento e nel riciclaggio dei rifiuti su larga scala“, ha affermato Jiaqi Li, professore associato di ingegneria civile e ambientale presso l’Università del Michigan, co-autore dello studio. Nella fattispecie, nella produzione tradizionale di cemento, si ricava il carbonato di calcio necessario dal calcare che rilascia anidride carbonica quando riscaldato in una fornace. I ricercatori americani hanno prodotto il carbonato di calcio attraverso un processo elettrochimico che cattura dall’aria la CO2 e la lega ad abbondanti minerali o calcestruzzo riciclato.
Entrando ancor più nel dettaglio: il processo funziona applicando un potenziale elettrico all’acqua contenente un sale elettrolitico neutro in un elettrolizzatore. Quando l’elettricità scorre, l’acqua all’anodo si divide in ossigeno gassoso e protoni caricati positivamente, mentre al catodo produce idrogeno gassoso, rilasciando ioni idrossido caricati negativamente. Questo processo crea un elettrolita anodico sempre più acido e un elettrolita catodico alcalino che viene sfruttato per elaborare i silicati di calcio.
Mentre il carbonato di calcio è il prodotto principale che alimenterà i forni per cemento, la silice solida può essere miscelata al cemento come materiale supplementare per migliorare la resistenza e la durata del calcestruzzo o della malta. Inoltre i gas possono anche essere utilizzati, con l’idrogeno come combustibile verde e l’ossigeno-combustibile per facilitare la cattura e lo stoccaggio del carbonio dai gas di scarico.
Come si produce il cemento
Il cemento Portland, la forma più comune, è prodotto riscaldando calcare e argilla frantumati insieme in un grande forno rotante; il riscaldamento dei forni utilizzando combustibili fossili contribuisce al 40% delle emissioni di CO2 del processo, il restante 60% è il risultato della scomposizione del calcare, una roccia sedimentaria composta principalmente da carbonato di calcio, in ossido di calcio e CO2. L’approccio proposto dagli accademici, sostituisce il calcare naturale con carbonato di calcio prodotto elettrochimicamente e neutralizza la CO2 rilasciata durante la lavorazione in forno con la CO2 assorbita dall’aria durante la produzione elettrochimica.
Di quanto si riduce l’inquinamento?
La nuova strategia potrebbe ridurre le emissioni globali di CO2 di almeno tre miliardi di tonnellate metriche; per fare un paragone, nel 2023 sono state segnalate 37,4 gigatonnellate di emissioni globali di CO2 legate all’energia, e quell’8% di emissioni globali di cui è responsabile la produzione di cemento, potrebbe essere ridotto al 3% o addirittura oltre, secondo gli studiosi americani.
“Questa strategia può trasformare l’industria del cemento da un emettitore di CO2 su larga scala a un promotore su larga scala di tecnologie per l’energia pulita e la gestione del carbonio“, ha affermato Wenxin Zhang, uno degli autori dello studio.
Facendo un ulteriore passo avanti, i ricercatori – tenendo conto del risparmio di crediti di carbonio – hanno valutato che l’approccio elettrochimico si è dimostrato più economico e più efficiente rispetto alle tecniche esistenti. “Dato che l’attuale strategia richiede modifiche minime o nulle agli impianti di cemento che operano normalmente, le grandi aziende del settore del cemento non incontrano particolari barriere all’ingresso“, ha affermato Xiao Kun Lu, autore principale dello studio.
La ricerca è stata pubblicata su Energy & Environmental Science,
