Introduzione e Contesto
La transizione energetica in atto a livello globale impone al settore delle costruzioni di confrontarsi con nuove tipologie di materiali di scarto. L’Isola della Riunione, dal 2024, produce la maggior parte della propria energia elettrica dalla combustione di biomasse: principalmente pellet di legno importato e bagassa di canna da zucchero locale. Questo processo genera due ceneri con composizioni chimiche molto diverse, ponendo al progettista il problema di valutarne l’effettiva utilizzabilità in sostituzione parziale del cemento Portland. Per l’ingegnere civile, la possibilità di impiegare questi scarti come leganti alternativi (SCM, Supplementary Cementitious Materials) si inserisce nel quadro più ampio della riduzione delle emissioni di CO₂ e della gestione sostenibile dei rifiuti industriali, senza compromettere le prestazioni meccaniche del calcestruzzo.
Metodologia e Risultati Chiave
Lo studio ha analizzato separatamente la Wood Biomass Fly Ash (WBFA) e la SugarCane Bagasse Ash (SCBA), confrontandone la composizione con quella delle tradizionali ceneri volanti da carbone (CFA). Per la SCBA è stata riscontrata una bassa variabilità chimica tra lotti, con una composizione complessiva simile a quella del CFA. Ciò rende la cenere di bagassa conforme alla maggior parte dei requisiti della norma NF EN 450-1 per l’impiego come SCM. Tuttavia, i test hanno dimostrato che per raggiungere le prestazioni meccaniche richieste dalla norma è necessaria una macinazione della SCBA, al fine di aumentarne la reattività pozzolanica.
Per quanto riguarda la WBFA, la ricerca evidenzia una composizione chimica variabile, attribuibile alla diversa origine dei pellet prima della combustione. In particolare, la WBFA contiene significative quantità di cloruri e solfati. Questi elementi, se da un lato rappresentano un potenziale rischio per la durabilità delle armature, dall’altro possono fungere da attivatori per leganti a base di loppa d’altoforno (GGBS) o metacaolino (MK). I test condotti su miscele a base di GGBS (cementi S-SC o CEM III) e su sistemi con metacaolino hanno mostrato un miglioramento della resistenza a breve termine (early strength). È stato inoltre osservato che l’elevato contenuto di carbonio incombusto nella WBFA aumenta la domanda d’acqua dell’impasto, fattore critico da considerare in fase di dosaggio.
Implicazioni Pratiche e Limiti
Per il progettista di strutture in c.a., l’utilizzo della SCBA appare la via più immediata, data la stabilità compositiva e la conformità a normativa. L’impiego richiederà tuttavia un passaggio di macinazione in centrale di betonaggio o in impianto di macinazione dedicato, con possibili costi energetici aggiuntivi. La WBFA, invece, si candida più come attivatore per leganti alternativi (GGBS, metacaolino) che come sostituto diretto del cemento. Il contenuto di cloruri, superiore ai limiti per il cemento armato tradizionale, ne limita l’uso in strutture non armate o in applicazioni con armature non sensibili alla corrosione.
Va sottolineato che lo studio si basa esclusivamente su prove di laboratorio su campioni di cenere prelevati in condizioni controllate. Non sono state condotte verifiche in scala reale su calcestruzzi gettati in opera, né prove di durabilità a lungo termine (esposizione a cicli di gelo-disgelo, attacco solfatico, carbonatazione). La variabilità della WBFA, inoltre, richiederebbe un controllo di qualità in ingresso continuo e oneroso per un eventuale uso industriale.
Conclusioni
La ricerca dimostra la potenziale sostituibilità dei leganti tradizionali con ceneri di biomassa locali, in particolare la SCBA, che si avvicina alle proprietà delle ceneri volanti da carbone ormai in via di esaurimento sul mercato europeo. La WBFA, pur con limiti compositivi, offre uno spunto interessante per la formulazione di miscele a basso tenore di clinker. Per una effettiva adozione nella pratica professionale, saranno necessari ulteriori studi di durabilità e prove su scala industriale, ma il lavoro fornisce già elementi concreti per la caratterizzazione iniziale di questi materiali.
SCHEDA RIASSUNTIVA DEI DATI
- Composizione SCBA: Simile a quella del Coal Fly Ash (CFA), con bassa variabilità tra lotti.
- Conformità normativa SCBA: Soddisfa la maggior parte dei requisiti della norma NF EN 450-1 per SCM.
- Requisito di lavorazione SCBA: Necessaria macinazione per raggiungere le prestazioni meccaniche richieste.
- Composizione WBFA: Variabile, con significativi contenuti di cloruri e solfati, attivatori per GGBS/metacaolino.
- Effetto WBFA sulla domanda d’acqua: Elevato carbonio incombusto incrementa i fabbisogni idrici dell’impasto.
METADATA DEL PAPER
- DOI: 10.3390/constrmater6040042
- Autori: Mathieu Pellerano, Pierrick Dupuy, Laurent Poulizac, et al.
- Rivista: Construction Materials (MDPI)
- Data di pubblicazione: 2024 (Volume 6)
- URL Sorgente: https://www.mdpi.com/2673-7108/6/4/42
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