Un nuovo metodo sviluppato dai ricercatori statunitensi sostituisce i combustibili fossili con il plasma alimentato elettricamente per produrre cemento, riducendo tempi e dispersioni di calore.
Aggiungi Rinnovabili tra i preferiti Utilizzando l’elettricità il processo di fusione è quasi 100 volte più rapido
È risaputo che la produzione del cemento sia una delle attività più energivore e “pesanti” per l’ambiente. Le ultime stime globali parlano di oltre 2 miliardi di tonnellate di CO2 emesse all’anno, quasi l’8% delle emissioni globali, solo per la produzione di questo componente indispensabile per l’edilizia e le infrastrutture. Ma i ricercatori dell’Università di Stanford potrebbero aver trovato il modo di produrre un cemento a emissioni zero, eliminando dal processo produttivo la combustione delle risorse fossili.
Plasma alimentato elettricamente
Il metodo sviluppato dai ricercatori Qi Zheng, Yi Cui e Paolo Monteiro, della UC Berkeley, sostituisce il normale combustibile fossile necessario per attivare il processo di cottura con il plasma elettrico.
Prima di capire come funziona, è necessario fare un passo indietro.
Il cemento di per sé non è un materiale particolarmente inquinante né emissivo: ciò che lo rende nemico della decarbonizzazione è soprattutto il suo processo produttivo.
Per trasformare la miscela di ingredienti base, quali argilla, calcare e altri inerti, nel clinker, la base del cemento, è necessario cuocerla a temperature vicine ai 1.400 °C. Gran parte delle emissioni associate alla produzione del cemento deriva perciò sia dalla combustione dei combustibili fossili utilizzati per riscaldare i forni di cottura, sia dalla CO2 naturalmente liberata durante il processo chimico di calcinazione del calcare.
I ricercatori si sono invece mossi in direzione di un metodo alternativo, capace di produrre lo stesso quantitativo di calore attraverso l’impiego di elettricità.
Al posto dei classici forni alimentati da fonti fossili, il team ha utilizzato il riscaldamento al plasma, un processo che prevede il passaggio di corrente elettrica attraverso un gas ionizzato.
In pochi secondi è così possibile raggiungere temperature superiori ai 2.400 °C, innescando la fusione dei materiali necessari alla produzione del clinker di cemento. Dai risultati raccolti dal Prof. Zheng emerge che il riscaldamento al plasma fonde le materie prime quasi 100 volte più velocemente rispetto al metodo tradizionale.
Raggiunta un’efficienza termica dell’80%
La velocità di cottura permette inoltre di ridurre le dispersioni di calore, raggiungendo un’efficienza termica vicina all’80%, contro il 30-40% del metodo classico. Il prodotto finale ha le medesime caratteristiche del cemento tradizionale; le piccole imperfezioni riscontrate su scala nanometrica si sciolgono naturalmente in acqua durante il processo di essiccazione, rendendo addirittura il materiale più resistente.
Un altro dato da segnalare, emerso dalla ricerca, è la possibilità di fondere anche scarti di cemento provenienti da impianti di riciclo delle materie prime. Un elemento che aumenta la circolarità del cemento a basse emissioni di carbonio prodotto attraverso la cottura al plasma.
Zheng mette però le mani avanti: prima di utilizzare qualsiasi tipo di cemento di scarto proveniente dalle demolizioni sarà necessaria una fase di test per valutare «se la nuova tecnologia è sufficientemente robusta da gestire tutti i tipi di rifiuti o se è necessario effettuare una pre-selezione prima di immettere il materiale nei macchinari».
La ricerca è stata finanziata dallo Stanford Sustainability Accelerator, con sede presso la Stanford Doerr School of Sustainability, e dall’Università della California, Berkeley.
