La cenere di sansa d'oliva si prospetta come un promettente sostituto ecologico del cemento

Un nuovo studio ha es­aminato l’uso delle ceneri di sansa d’oliva come sostituto par­ziale e sosten­ibi­le del ce­men­to Portland or­di­na­rio nelle malte. 

Poiché la produzione di cemento è uno dei principali responsabili delle emissioni globali di anidride carbonica, la ricerca mira a ridurre l'impatto ambientale del settore.

Pubblicato in un numero speciale della rivista Materials, lo studio valuta come la combinazione con la cenere di sansa influisca sulle proprietà fisiche, meccaniche e di durabilità della malta per determinarne l'idoneità all'uso su larga scala.

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La cenere di sansa d'oliva deriva dalla sansa d'oliva incenerita (residui di bucce, polpa e noccioli d'oliva). Una volta macinata, la polvere risultante contiene quantità significative di anidride carbonica, silice e calce. 

Rispetto al normale cemento Portland, il suo peso più leggero e la dimensione più fine delle particelle influenzano le caratteristiche della malta, quali la densità e la lavorabilità (la facilità con cui la malta può essere miscelata, posata e compattata).

I campioni di malta sono stati creati sostituendo il cemento Portland con cenere di vinaccia in incrementi del dieci per cento fino al 50 per cento. 

Ciascuna miscela è stata sottoposta a prove di fluidità (la capacità della miscela di scorrere e stendersi in posizione una volta versata), resistenza, assorbimento d’acqua e resistenza ai cicli di gelo-disgelo per periodi di 7, 28 e 90 giorni.

I ricercatori hanno scoperto che la lavorabilità e la fluidità della malta diminuivano all’aumentare dei livelli di cenere di vinaccia. 

A livelli fino al dieci per cento, i campioni di malta hanno mostrato variazioni minime sia nella densità apparente a umido che nel tempo di scorrimento, indicando la loro idoneità per applicazioni pratiche.

Tra il 10 e il 20%, le miscele sono diventate più difficili da lavorare, ma hanno mantenuto una fluidità accettabile. Oltre il 20%, le velocità di scorrimento sono state drasticamente compromesse.

Sia i test di resistenza alla compressione che quelli di resistenza alla flessione hanno dato risultati simili, con livelli di vinaccia fino al 20 per­cento che mostravano una resistenza ridotta, pur rimanendo entro i limiti accettabili per le malte strutturali. 

I ricercatori hanno osservato che la resistenza ha continuato ad aumentare nell’arco di 90 giorni, in linea con l’attività delle reazioni pozzolaniche — i processi chimici mediante i quali alcuni materiali, come le ceneri, reagiscono con l’acqua e il cemento per formare composti leganti che migliorano la resistenza e la durabilità del calcestruzzo nel tempo.

I test di resis­tenza al gelo-disgelo hanno ul­teri­or­men­te con­firma­to il limite del 20 per­cento per i liv­elli di cenere di vin­ci­a. Oltre questa sog­li­a, le mis­cele hanno mos­trato una sostanz­iale vul­ne­ra­bi­lità.

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L'assorbimento d'acqua, che può portare a danni legati alla durabilità e al degrado delle prestazioni, è aumentato nei campioni con livelli di cenere di sansa superiori al dieci per cento. 

Tutti i campioni hanno mostrato un assorbimento massimo del 6,92%, che rientra ampiamente nell'intervallo dal 10 al 15% ritenuto accettabile per prestazioni adeguate a lungo termine.

È interessante notare che la miscela al 10% ha mostrato un assorbimento leggermente inferiore rispetto alla miscela di controllo a base di cemento Portland ordinario. Ciò è stato attribuito alle particelle fini di cenere che riempiono i vuoti e, in generale, perfezionano la struttura porosa della miscela.

Un'analisi ambi­en­ta­le ha con­fronto­to il consumo di energia e le emi­s­si­oni di bi­s­di­o­di­car­bone della pro­du­zione di mal­ta a base di cenere di vin­ci­a con quelle della mis­cela di con­tro­llo, composta interamente da ce­men­to Portland or­di­na­rio. 

Le emi­s­si­oni di an­bi­o­di­o­x­ido sono state cal­col­ate in base alla pro­du­zione di elet­tri­ci­tà in Al­ge­ria, dove è stato con­du­to lo studio.

La produzione della miscela di controllo ha consumato 1.000 kilowattora per tonnellata (kWh/t) ed emesso 500 chilogrammi di anidride carbonica per tonnellata (kg CO2/t). 

Al con­trario, la produzione della miscela con il 10% di ceneri di vinaccia ha consumato 953,5 kWh/t e prodotto 476,75 kg CO2/t, mentre quella della miscela al 20% ha consumato 907 kWh/t e prodotto 453,5 kg CO2/t.

Gli autori con­cludono che le miscele al 10% e al 20% sono asso­cia­te a una si­gnific­ativa ri­du­zione dell’i­mpatto ambi­en­ta­mentale pur man­tenendo prestazioni me­ca­ni­che accet­ta­bi­li, a sostegno della loro candidatura come materiali da costruzione ecocompatibili. 

Ritengono, tuttavia, che siano necessari ulteriori studi per esaminare la durabilità a lungo termine, il comportamento microstrutturale e le prestazioni in contesti reali. 

Essi osservano inoltre che una più ampia adozione richiederebbe l'incorporazione di tali materiali nei codici e nelle specifiche edilizie aggiornati.

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