PER UN SOSTENIBILE SVILUPPO DEL XXI SECOLO
In armonia con l'ecosistema del pianeta
Kumar Mehta, University of California, Berkeley,USA

     

Dall’avvento della rivoluzione industriale, di qualche secolo fa, non si è mai prestata molta attenzione ai costi sociali ed ambientali dello sviluppo industriale. Ora si sta cambiando atteggiamento. Con l’inizio del XXI secolo, stiamo entrando nell’era di un sostenibile sviluppo. Ciò significa che in futuro non sarà più possibile perseguire obiettivi tecnologici senza dare eguale importanza all’interesse della collettività nel preservare l’equilibrio ecologico del nostro pianeta. Va sempre più crescendo la coscienza che questo pianeta è troppo piccolo per ospitare tutti i rifiuti della civiltà industriale. In questo contesto l’industria del cemento e del calcestruzzo - tra le meno inquinanti rispetto alle altre attività industriali - possono ulteriormente contribuire ad un miglior bilancio ecologico globale riciclando i rifiuti solidi di altri processi industriali, senza tuttavia mancare i due grandi obiettivi propri del suo settore: il miglioramento della durabilità delle opere in c.a., e l’enorme richiesta di infrastrutture soprattutto nei paesi in via di sviluppo.
In questo secolo si è verificata una crescita della popolazione umana senza precedenti che, solo negli ultimi 75 anni, è passata da 2 a 6 miliardi di persone. E questa crescerà ulteriormente fino a 9 miliardi per l’anno 2025.
L’industrializzazione del mondo è stata una risposta alla crescita della popolazione per soddisfare le crescenti richieste di energia, di materie prime, e di alimenti.
L’industrializzazione ha portato alla urbanizzazione e, per la prima volta nella storia del mondo, c’è più gente che vive nelle aree urbane che in quelle rurali. Secondo un rapporto delle Nazioni Unite, oltre alle numerose città con più di un milione di abitanti, ci sono già venti megalopoli con più di 11 milioni di abitanti.
Le infrastrutture necessarie allo sviluppo delle aree industriali ed urbane (edifici, strade, trasporti d’acqua, fogne, dighe, ecc.), richiedono un’enorme quantità di materiali da costruzione. Il calcestruzzo per le sue peculiari caratteristiche di versatilità, economicità e reperibilità delle materie prime è stato e rimane la prima opzione tra i vari materiali da costruzione. La proiezione dei dati sul consumo di cemento nel 2005 rispetto al 1994 (Tabella 1) porta ad un incremento di oltre 500 milioni di tonnellate per anno su scala mondiale. Circa 370 milioni di tonnellate/anno (cioè il 75% dell’aumento totale) sarà la maggiore richiesta di cemento nei paesi in via di sviluppo in Asia e in America Latina. In molti paesi poveri di queste aree non sarà facile trovare le risorse finanziarie necessarie per installare impianti produttivi tipicamente capital-intensive (200 $ U.S. per tonnellata di capacità annuale di cemento). Anche questo dato (di carattere sociale piuttosto che ecologico) dovrà essere tenuto in conto per un sostenibile sviluppo del nostro pianeta.
Le materie prime per la produzione del clinker di cemento Portland (calcare ed argilla) sono largamente disponibili in tutto il mondo. Il collo di bottiglia all’aumento della produzione del cemento Portland sono il consumo energetico e la emissione di CO2 (circa 1 ton di CO2 per ogni ton di cemento Portland). Questa è fonte di seria preoccupazione per le variazioni climatiche (effetto serra) connesse all’arricchimento di CO2 nell’atmosfera: in questo secolo, a seguito dell’effetto serra, si è registrato un riscaldamento di 4°C sul nostro pianeta. È ovvio che la produzione di cemento contribuisce in misura molto ridotta rispetto ad altre attività (quali ad esempio trasporti e produzione energetica) alla emissione di CO2 ed al problema dell’effetto serra. Tuttavia, in linea con i recenti summit di Rio de Janeiro (1992) e di Kyoto (1997) è augurabile che ogni attività industriale (inclusa quella attinente la produzione di cemento) non provochi ulteriori aumenti nella emissione di CO2 rispetto a quella attuale relativa al proprio comparto. Anzi, da questo punto di vista, l’industria del cemento (soprattutto in Europa ed Nord America) può vantare il merito di aver invertito la tendenza nella emissione di CO2. Ciò è avvenuto grazie al re-impiego di sottoprodotti industriali (in particolare cenere di carbone e scoria dell’acciaio) per la produzione dei cementi di miscela nei quali una parte del clinker di cemento Portland è sostituito da questi sottoprodotti che presentano interessanti proprietà idrauliche (attività pozzolanica). L’aumento dei cementi di miscela (soprattutto in Europa) e delle aggiunte minerali (soprattutto in Nord America) consente di aumentare la produzione di cemento senza alcun aggravio né per il consumo energetico, né per l’emissione della CO2, e con il beneficio aggiuntivo, per la collettività, di trovare un intelligente re-impiego delle scorie industriali in sostituzione della insostenibile messa a discarica.

Tabella 1 - Crescita nel consumo di cemento (in milioni di tonnellate/anno)*

AREA

ANNO

 

1994

2000

2005

Europa (inclusa ex URSS)

313

393

432

Asia

680

853

1000

Medio-Oriente

65

79

82

Africa

63

71

77

Nord America

90

92

92

Sud e Centro America

92

118

142

Altre

7

9

10

TOTALE

1310

1625

1835

*Fonte: Word Cement, Maggio 1998

Occorre, però, che questa filosofia sia recepita in tutte le aree del pianeta e che si arrivi ad una completa ri-utilizzazione dei sottoprodotti industriali disponibili in forma di materiali cementizi ad attività pozzolanica. Attualmente, invece, solo una piccola percentuale di cenere da carbone o di loppa d’altoforno rispetto a quella disponibile nel mondo (rispettivamente 562 e 100 milioni di tonnellate/anno secondo dati del 1989) è utilizzata per la produzione di cementi e calcestruzzi.
Il maggior problema per il futuro riguarda però i paesi in via di sviluppo, dove maggiore sarà la domanda di cemento nei prossimi anni in relazione alla forte domanda di infrastrutture in questi paesi. Fortunatamente in molti di questi paesi sono disponibili enormi quantitativi di sottoprodotti utilizzabili per la produzione di cementi di miscela. Per esempio, India e Cina insieme dispongono di 150 milioni di tonnellate/anno di cenere di carbone, mentre in Europa, altra area con forte au-mento di cemento nei prossimi anni (Tabella 1), sono disponibili 250 milioni/anno di cenere di carbone. Ed ancora: 50 milioni di tonnellate/anno di loppa d’altoforno (su un totale di 100 milioni di tonnellate/anno) sono disponibili in Cina, India ed Europa. Si tratta proprio di quelle aree dove si prevede il maggior aumento nel consumo di cemento (440 milioni di tonnellate/anno in più nel 2005 rispetto al 1994).


Fotografia al microscopio elettronico
di granuli di cenere volante

Come si è già detto, i risparmi energetici e di risorse naturali conseguibili con il re-impiego di cenere e loppa d’altoforno sono in linea con un miglioramento prestazionale del calcestruzzo soprattutto dal punto di vista della durabilità delle opere. Gerwick (Atti del "P.K. Mehta Symposium", Nizza, 1994) ha fatto una lista di misure per prevenire o mitigare il degrado del calcestruzzo ed in particolare la corrosione dei ferri di armatura. Inoltre, ha calcolato l’incremento del costo (tra parentesi nella lista che segue) rispetto a quello della struttura in opera senza l’adozione di queste misure. Questi incrementi di costi, calcolati in Nord America ed Europa nel 1994, sono:
1. Uso di cenere volante o loppa d’altoforno (0%);
2. Pre-raffreddamento del calcestruzzo prima del getto (3%);
3. Aumento del copriferro di 15 mm (4%);
4. Impiego di fumo di silice e superfluidificante (5%);
5. Aggiunta di un additivo inibitore di corrosione (8%);
6. Protezione delle armature metalliche con resina epossidica (8%);
7. Protezione della superficie del calcestruzzo con resina epossidica (20%);
8. Protezione catodica (30%).

Ci sono, insomma, tutte le premesse per un sostenibile sviluppo del settore cemento/calcestruzzo inteso (secondo la definizione data nel summit di Rio de Janeiro) come attività economica in armonia con l’ecosistema del pianeta.