Costruire Green: nuove tecnologie per creare cemento meno inquinante

La crescente domanda di alloggi nella maggior parte delle principali città del mondo è sempre più in contrasto con gli sforzi per ridurre le emissioni di gas serra, poiché gli elementi costitutivi – cemento e cemento – dei progetti di costruzione sono estremamente inquinanti.

Secondo la società di consulenza McKinsey, circa il 7% di tutte le emissioni di carbonio oggi provengono dalla produzione di cemento, rendendolo uno dei settori industriali a più alte emissioni.

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“Il calcestruzzo è un materiale da costruzione essenziale”, ha affermato Claude Loréa, direttore del settore cemento, innovazione ed ESG presso la Global Cement and Concrete Association. “Tre quarti delle infrastrutture che esisteranno nel 2050 devono ancora essere costruite”.

Circa il 90% delle emissioni del cemento Portland tradizionale provengono dalla produzione del clinker, l’agente legante che tiene insieme acqua, ghiaia e sabbia, che costituisce quasi tre quarti del prodotto finale.

Tipicamente, il clinker viene prodotto riscaldando calcare e argilla in un forno rotante a temperature superiori a 2.700 gradi Fahrenheit. Il carbone viene spesso utilizzato per alimentare questi forni. Circa due terzi delle emissioni di clinker vengono rilasciate dal calcare quando riscaldato mentre il resto proviene dalla combustione di combustibili per creare calore.

Questo processo è stato replicato per millenni, ma ora le aziende stanno cercando di cambiarlo. Gli approcci al problema includono il miglioramento dell’efficienza energetica, l’utilizzo di combustibili più puliti, la cattura delle emissioni di carbonio prodotte e il passaggio a materie prime alternative.

Un modo in cui l’industria sta cercando di migliorare la sostenibilità nella produzione di cemento è puntando al miglioramento dell’efficienza.

La startup britannica Carbon Re punta a ottimizzare l’uso del carburante impiegando l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico. Uno dei problemi principali del settore è lo spreco di carburante, secondo il co-fondatore di Carbon Re Aidan O'Sullivan, il quale ha affermato che le diverse qualità del carbone significano che la maggior parte dei produttori spesso ne usa troppo per produrre clinker.

La startup sta analizzando l'effettivo utilizzo di carburante di una serie di produttori per addestrare il suo algoritmo di apprendimento automatico a prevedere il carburante ottimale necessario per una determinata fonte di carburante e obiettivo di produzione. "Stiamo cercando di ottimizzare il processo di consumo di carburante in modo da utilizzare l'energia appena sufficiente per ottenere la reazione chimica necessaria", ha affermato.

Piccoli miglioramenti possono sommarsi a un effetto di emissione considerevole. “Un risparmio del 2% di carburante si traduce nel risparmio di decine di migliaia di tonnellate di carbonio per impianto”, ha affermato O'Sullivan. Ha aggiunto che lo sviluppo ha anche implicazioni più ampie: “Esiste un’enorme opportunità di utilizzare l’intelligenza artificiale nell’industria pesante dove il loro contributo rappresenta il 20% delle emissioni di carbonio”.

Altri stanno cercando di cambiare del tutto il tipo di carburante. Cemex, uno dei maggiori produttori di cemento al mondo, ha collaborato con la svizzera Synhelion per produrre clinker utilizzando l'energia solare anziché il carbone. L’anno scorso, le due società hanno affermato che il loro progetto sperimentale in Spagna ha prodotto clinker senza combustibili fossili.

Secondo questo approccio, gli specchi concentrano la luce solare nel ricevitore solare di Synhelion che viene utilizzato per riscaldare un forno a circa 2.700 gradi Fahrenheit per creare un clinker senza combustibili fossili. “Stiamo eliminando la combustione di combustibili fossili disponendo allo stesso tempo di calore ad alta temperatura”, ha affermato Gianluca Ambrosetti, co-amministratore delegato e co-fondatore di Synhelion.

Le due società stanno ora lavorando per vedere se il processo può essere eseguito a ciclo continuo aggiungendo allo stoccaggio dell’energia termica. L’obiettivo è produrre commercialmente clinker a energia solare entro il 2030.

Synhelion sta anche cercando di aggiungere la cattura del carbonio al suo modello per assorbire la CO2 rilasciata dal calcare, oltre a ridurre le emissioni derivanti dalla combustione per produrre calore.

L’Agenzia internazionale per l’energia considera la cattura, l’uso e lo stoccaggio del carbonio come un mezzo per ridurre le emissioni per l’industria, ma al momento l’adozione è stata lenta. Nel suo Scenario Net Zero Emissions entro il 2050, l’IEA afferma che “l’8% della CO2 prodotta dal settore dovrà essere immagazzinata a livello globale entro il 2030, rispetto ai livelli trascurabili di oggi. Ma i progressi nell’implementazione e negli investimenti in quest’area sono ancora limitati, con queste tecnologie ancora oggi in fasi relativamente iniziali di sviluppo”.