Il futuro del calcestruzzo è a bassa impronta di carbonio
Dall’Europa agli Stati Uniti, le nuove normative ambientali ridefiniscono le prestazioni del materiale più utilizzato al mondo. Ne parliamo con Luigi Coppola, Professore Ordinario di Materiali per l’Edilizia, Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate dell'Università degli Studi di Bergamo e Presidente di ACI (American Concrete Institute) Italy Chapter
Luigi Coppola discute i cambiamenti in ambito normativo che introducono il tema della sostenibilità ambientale del calcestruzzo. La revisione della norma europea EN 206 e l'introduzione della norma UNI 11104:2025 in Italia segnano un cambio di paradigma: il calcestruzzo non è più classificato solamente in base a parametri reologici e meccanici, ma anche in relazione al suo impatto ambientale. Anche fuori dall’Europa, alcuni enti hanno già implementato approcci simili fissando delle soglie precise relativamente all’impronta carbonica del calcestruzzo utilizzato nei cantieri pubblici. In questo contesto, gli additivi, in particolare i cosiddetti “strength enhancer”, svolgono un ruolo cruciale nella riduzione dell'impronta di carbonio delle miscele.
Relativamente al tema della sostenibilità ambientale del calcestruzzo, come si sta muovendo l’Europa in ambito normativo?
La normativa di riferimento per il calcestruzzo in Europa è la EN 206:2021 che attualmente è in fase di revisione. Nel nuovo testo della EN 206 (al momento sul tavolo delle diverse commissioni preposte alla revisione) viene introdotto il tema della sostenibilità ambientale del calcestruzzo, che potrà essere misurata attraverso una percentuale di riduzione dell’impronta carbonica rispetto ad un calcestruzzo di riferimento.
La classe di impronta carbonica del calcestruzzo di riferimento (una sorta di calcestruzzo basato su tecnologie obsolete e, pertanto, ad alto impatto ambientale) è funzione della classe di resistenza caratteristica a compressione e della classe di esposizione ambientale. In particolare, l’impronta carbonica del calcestruzzo di riferimento aumenta con la classe di resistenza caratteristica a compressione in quanto per confezionare calcestruzzi di più elevata resistenza è necessario far ricorso ad un maggior dosaggio di cemento che è il principale responsabile (per circa il 70-75%) dell’impatto ambientale del conglomerato cementizio.
La normativa italiana si è a sua volta adattata recependo un tema così importante?
È la sola novità introdotta dalla normativa italiana in un’ottica di strategia di decarbonizzazione del settore del calcestruzzo?
Ci sono situazioni similari fuori dall’Europa?
Sì, un approccio sostanzialmente equivalente a quello europeo e italiano è stato adottato anche negli Stati Uniti ove è stato fissato un valore di riferimento (Baseline – Embodied Carbon from cradle to gate) per la CO2 incorporata da un m3 di calcestruzzo in funzione della classe di resistenza a compressione del conglomerato cementizio. Facendo un raffronto tra i valori di CO2 fissati a livello italiano e quelli statunitensi possiamo sostenere che l’Italia ha adottato valori leggermente più bassi (minore impronta carbonica del riferimento) o uguali a quelli statunitensi. Questo approccio “più virtuoso” dell’Italia ha radici storiche in quanto nel nostro Paese (come peraltro nella stessa Europa) è da decenni molto diffuso l’impiego dei cementi con basso contenuto di clinker (cementi portland al calcare), pozzolanici e d’altoforno con minore impronta carbonica rispetto al cemento portland che per lungo tempo ha caratterizzato la produzione statunitense di cemento.
A favore degli Stati Uniti bisogna evidenziare, tuttavia, come alcune amministrazioni (General Services Administration, Marin County) hanno già fissato la massima impronta carbonica per il calcestruzzo da utilizzare nei cantieri posizionandosi su una riduzione del 10-20% rispetto alla Baseline.
Qual è la Sua opinione sul sistema di rating sviluppato dalla GCCA (Global Cement and Concrete Association)?
Queste novità, quindi, interessano i produttori o coinvolgono anche i progettisti e le committenze pubbliche e private…
Al pari di quanto evidenziato per gli Stati Uniti è auspicabile che le committenze più importanti (per l’Italia: Rete Ferroviaria Italiana, Autostrade per l’Italia, ANAS) inseriscano nei capitolati un valore limite della GWP (o una classe di riduzione GWR rispetto al calcestruzzo di riferimento) in base alla classe di resistenza caratteristica del calcestruzzo. Una minore classe di GWP (o, il che è lo stesso, una maggiore classe di riduzione dell’impronta carbonica) potrebbe costituire un “requisito premiante” in sede di aggiudicazione della fornitura del conglomerato cementizio. Per quanto riguarda l’edilizia diffusa (residenziale, terziario, ecc.) è auspicabile che siano i progettisti ad integrare la specifica sul calcestruzzo con la classe di GWP (o con la classe di riduzione GWR) per favorire l’impiego di conglomerati cementizi a minore impatto ambientale.
Val la pena di sottolineare che occorre adottare una politica dei “piccoli passi” evitando “salti nel vuoto” che significa attenzione a prescrivere riduzione dell’impronta carbonica rispetto al calcestruzzo di riferimento superiori al 30% perché questo obiettivo potrebbe essere incongruente con i materiali e le tecnologie in nostro possesso. Pertanto, il suggerimento è la politica “dei piccoli passi” richiedendo riduzioni dell’impronta carbonica del 15-30% al massimo per far si che il calcestruzzo possa essere realmente prodotto. Nell’immediato futuro è possibile che si possa ambire ad una riduzione dell’impronta carbonica superiore a questi valori.
Cosa si può fare, quindi, per essere più incisivi in questa strategia di decarbonizzazione?
Come ho già anticipato, l’impronta carbonica del calcestruzzo è in massima parte attribuibile al cemento impiegato nel suo confezionamento. Pertanto, le strategie di decarbonizzazione consistono sia nell’utilizzare cementi a ridotta impronta carbonica che nel ridurne il dosaggio, fermo restando il rispetto dei requisiti meccanici e di durabilità. Riguardo al primo aspetto, registriamo una costante riduzione nel consumo di cemento Portland (contraddistinto da un’impronta carbonica di circa 815 kg/ton) e un incremento nell’impiego di cementi a minore impronta carbonica con bassi rapporti clinker/cemento (K/C).
Un trend che è destinato a proseguire con l’introduzione sul mercato di cementi conformi alla EN 197-5 e EN 197-6 caratterizzati da una minore impronta carbonica per via del minore rapporto K/C. È evidente che la riduzione di questo rapporto K/C non è indolore per il calcestruzzo in quanto è notorio che l’impiego di questi cementi poveri di clinker riduce le resistenze sia a breve (1-3 gg) che a lungo termine (28 gg).
Pertanto, se si vogliono lasciare invariate le prestazioni del calcestruzzo facendo ricorso a cementi a minor impatto ambientale è fondamentale il ruolo degli additivi e di quelli riduttori di acqua in particolare. La ricerca in questo settore sta producendo uno sforzo importante per ridurre o annullare sia il lento sviluppo della resistenza iniziale che la minore prestazione a lungo termine.
Relativamente a questo aspetto una nuova frontiera di additivi denominati “strength enhancer” lascia ben sperare nell’ottica di risolvere la lentezza di sviluppo delle resistenze a breve/lungo termine tipica dei calcestruzzi confezionati con cementi contraddistinti da bassi rapporti K/C. Questi additivi agiscono incrementando la frazione di cemento che si idrata. In questo modo, sfruttando meglio il cemento utilizzato sarà possibile confezionare calcestruzzi con dosaggi di cemento decisamente più bassi di quelli attuali a pari prestazioni meccaniche e di durabilità riducendo in maniera sostanziale l’impronta carbonica del conglomerato cementizio.
Cosa prevede per il prossimo futuro?
