Il cemento di cenere volante è un ingrediente primario in alcuni calcestruzzi che viene spesso utilizzato come alternativa al cemento Portland, che è una base di calcestruzzo più tradizionale. La cenere stessa è un sottoprodotto della combustione del carbone, ma una volta formata in un cemento, la cenere di solito si lega in modo tale da neutralizzare molte delle sostanze chimiche e delle tossine che hanno reso la combustione del carbone così controversa negli ultimi anni. In quanto tale, il cemento è spesso pensato come un modo non solo per ripulire l’industria del carbone, ma anche per lasciare meno impronte e ridurre l’energia necessaria per formare tutti i tipi di progetti e strutture in calcestruzzo. È spesso avanzato come una soluzione di calcestruzzo “verde”, anche se non è esente da critiche. La cenere volante è normalmente considerata adatta a tutti i tipi di progetti concreti, ma molti luoghi hanno fissato dei limiti su quanto può essere utilizzata contemporaneamente in attesa di ulteriori rapporti sull’impatto ambientale. Sebbene molte delle sostanze chimiche dannose associate alla combustione del carbone rimangano legate al cemento, non è chiaro se o in quali condizioni possano iniziare a lisciviare ancora una volta.
Nozioni di base sulla combustione del carbone
Quando carbone e rifiuti vengono bruciati nelle centrali elettriche, creano un sottoprodotto non combustibile chiamato cenere di carbone. Due tipi distinti di particelle di cenere costituiscono la cenere di carbone: la cenere pesante, che si accumula sul fondo dei forni a carbone, e la cenere volante, che viene catturata nelle ciminiere mentre “vola” su e via. La stragrande maggioranza del materiale incombustibile è costituita da ceneri volanti, che risalgono nei fumi e si incastrano nelle ciminiere e nel camino. Questo residuo deve essere pulito e smaltito regolarmente. Un modo in cui questo materiale può essere riutilizzato è combinarlo con altri materiali per creare un cemento.
Usi in calcestruzzo
Uno degli usi più comuni per il cemento di cenere volante è come additivo per formare il calcestruzzo. Il calcestruzzo è tradizionalmente realizzato con cemento Portland, una sostanza in polvere composta da clinker macinato, solfato di calcio e altri additivi minori. Il clinker è un materiale solitamente costituito da calcare e minerali, che vengono frantumati e macinati insieme, quindi riscaldati. Viene aggiunto solfato di calcio e il clinker viene macinato in polvere di cemento. Il processo richiede una grande quantità di energia; ha un’enorme impronta di carbonio e rappresenta circa dal 7% all’8% dell’anidride carbonica emessa ogni anno.
La cenere volante, che è in gran parte costituita da biossido di silicio e ossido di calcio, può essere utilizzata come sostituto del cemento Portland o come supplemento ad esso. I materiali che compongono le ceneri volanti sono pozzolanici, il che significa che possono essere usati per legare – o cementare – i materiali insieme. I materiali pozzolanici generalmente aggiungono durabilità e resistenza al calcestruzzo.
Potenziale per ridurre la contaminazione
Spesso si pensa che il calcestruzzo realizzato con la cenere volante sia ecologico. Lega le sostanze chimiche tossiche presenti nella cenere volante in un modo che dovrebbe impedire loro di contaminare le risorse naturali. L’utilizzo di calcestruzzo verde al posto o in aggiunta al cemento Portland utilizza meno energia, richiede attività minerarie meno invasive e riduce sia il consumo di risorse che le emissioni di CO2.
Indagini sull’impatto ambientale complessivo
Sebbene non sia considerato un materiale pericoloso dalla maggior parte delle agenzie di regolamentazione del mondo, inclusa l’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti (EPA), le ceneri volanti possono includere quantità considerevoli di materiali tossici. Ci sono stati incidenti in cui la cenere volante è stata lisciviata nelle acque sotterranee causando cancro, difetti alla nascita e altri problemi di salute. In molte regioni non esistono normative o requisiti di monitoraggio per le aziende che creano e smaltiscono ceneri volanti. La cenere che non viene utilizzata per realizzare prodotti come il cemento delle ceneri volanti viene spesso smaltita in discariche e miniere abbandonate.
Al momento non è noto se il cemento ottenuto dai sottoprodotti della combustione del carbone rilasci sostanze chimiche nell’aria o nel terreno, e ci sono pochissimi dati su ciò che potrebbe accadere in futuro quando il calcestruzzo prodotto con esso si deteriora e si erode. Diverse agenzie ambientali, come l’EPA, la Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) e la California’s Collaborative for High-Performance Schools (CHPS), hanno fissato limiti ai livelli accettabili di mercurio nelle ceneri volanti utilizzate nel cemento delle ceneri volanti. Si spera che, limitando alcune delle sostanze chimiche più pericolose presenti nelle ceneri volanti, si possano ridurre al minimo i potenziali problemi futuri.