Sostituire Acciaio e Calcestruzzo? Il Progetto Basalto

La ricerca sui materiali innovativi è continua e spesso fertile (i più maligni potrebbero aggiungere anche “fantasiosa”). Alcuni dei risultati di questi studi potrebbero essere impiegati nel settore delle costruzioni per il risparmio energetico e per la sostenibilità del patrimonio edilizio. Tra le innumerevoli sperimentazioni ci soffermiamo su una attività di ricerca, portata avanti dal Laboratorio di tecnologie dei Materiali del Centro Enea di Trisaia. Stiamo parlando del Progetto Basalto.

In estrema sintesi, lo studio ha per protagonista la fibra di basalto che, applicata in edilizia, presenterebbe una serie davvero impressionante di vantaggi: origine naturale, un ciclo di produzione a minore  impatto energetico rispetto alle fibre sintetiche,  una elevata inerzia chimica e quindi un elevato grado di durabilità,  bassa conducibilità termica, buone proprietà meccaniche, buon isolamento termico ed acustico, alta resistenza al fuoco,  un costo assolutamente competitivo con quello delle fibre sintetiche.
La ricerca ha preso il via un anno fa, quando l’Ente nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile sottoscrisse un accordo con la HG GBF, la più importante realtà mondiale nella produzione di fibre di basalto, per la verifica delle possibili applicazioni di questo materiale nel settore delle costruzioni ma anche in quello della nautica e dell’automotive.

La fibra di Basalto. Cos’è
Questo materiale deriva dalla lavorazione del basalto, roccia vulcanica composta da un mix di ossidi minerali (calcio, silicio, magnesio, alluminio, ferro). Il basalto viene fuso a una temperatura di 1.400 °C e poi estruso in fibre sottili che presentano un diametro non inferiore ai 9 micron e, quindi, significativamente superiore ai limiti di respirabilità (5 micron) che ha fatto dell’amianto un killer spietato e silenzioso.
Le fibre di basalto hanno proprietà di isolante termoacustico, mantengono le proprietà meccaniche anche ad alte temperature e sono molto stabili chimicamente (sia in ambiente acido che alcalino).

Il Progetto Basalto
Recentemente è stato intervistato l’ing. Piero De Fazio, che segue il progetto. Riportiamo di seguito alcuni stralci del suo intervento, limitatamente al possibile impiego di questo materiale nel settore delle costruzioni.

Obiettivi
Il progetto parte dalla necessità di verificare in che modo la fibra di basalto possa essere utilizzata in sostituzione dell’acciaio nel calcestruzzo armato, attualmente usato per la realizzazione della struttura degli edifici (ossia dell’ossatura portante) o di manufatti edili come ad esempio, i muri di sostegno dei terrapieni. In questo caso, l’obiettivo finale del progetto è quello di pervenire alla produzione di manufatti in calcestruzzo armato nei quali l’acciaio viene completamente sostituito dal basalto.

I plus tecnologici del basalto rispetto al calcestruzzo armato
Le barre in acciaio e quelle contenenti fibre di basalto hanno proprietà meccaniche del tutto comparabili. La densità dei due materiali è però diversa, per cui ad ogni kg di basalto impiegato corrispondono 2,91 kg di acciaio. Facili calcoli consentono quindi di affermare che per ogni kg di fibra di basalto impiegato al posto della corrispondente quantità di acciaio si può ottenere un risparmio energetico di 9,12 kWh.
I compositi in fibra di basalto possono sostituire l’acciaio e tutte le plastiche rinforzate conosciute poiché superiori alle altre fibre in termini di stabilità al calore, proprietà di isolamento termico e sonoro, durabilità e resistenza alle vibrazioni. Inoltre, riguardo alle proprietà chimiche, le fibre di basalto sono più resistenti agli ambienti aggressivi (sia in ambiente acido che alcalino).
Sostituire quindi il basalto all’acciaio nel calcestruzzo armato presenta un vantaggio di maggiore resistenza alla corrosione: l’acciaio delle armature classiche può corrodersi se non sufficientemente protetto dal calcestruzzo attraverso delle fessurazioni che possono prodursi quando l’elemento strutturale è sollecitato a flessione e da fenomeni di trasporto di acqua, ossigeno, cloruri, anidride carbonica, ecc. (leggi anche Carbonatazione del calcestruzzo. Lanciato un nuovo strumento di diagnosi e anche Corrosione di una parete in calcestruzzo armato faccia a vista)

I plus ambientali del basalto rispetto al calcestruzzo armato
Per lavorare il basalto idoneo all’impiego produttivo viene consumata una quantità di energia inferiore a quella che normalmente serve per l’acciaio. Da ciò ne consegue anche un abbattimento dell’anidride carbonica che viene emessa nel processo di lavorazione preliminare.
La fibra di basalto è un prodotto eco-compatibile, non ha problemi di riciclo quando viene dismesso, in quanto è un elemento naturale che riduce il peso d’insieme dell’involucro, (visto che si tratta di un materiale più leggero rispetto all’acciaio).
Normalmente, lo smaltimento in discarica delle costruzioni edili in calcestruzzo-acciaio necessita di una separazione preliminare dell’armatura metallica dalla parte cementizia per il riciclo (leggi anche Sostenibilità del costruito: i rifiuti delle costruzioni o le costruzioni con i rifiuti).
Con l’utilizzo dei rinforzi in fibra di basalto invece, non è più indispensabile ricorrere alla separazione dei due componenti prima di riciclare i materiali.
Il risparmio e la convenienza economica risiedono quindi nel fatto che non sarebbero più necessari impianti di separazione destinati allo scorporo del calcestruzzo dall’acciaio per il recupero del materiale ma tutto potrebbe essere destinato ad un trattamento unico senza  processi di smaltimento ulteriori.

La fibra di basalto in edilizia: cosa comporterebbe?
Se ipotizzassimo di sostituire il basalto già solo con il 5% dell’acciaio utilizzato nel comparto edile italiano nell’arco di un anno –  pari a 25 milioni di tonnellate all’anno – avremmo un risparmio energetico simile a quello di una centrale che produce 500 MW e attiva per 8000 ore all’anno (con risparmio di 3.919.417 MWh/anno). Inoltre, alla riduzione del consumo di energia corrisponde un abbattimento complessivo delle emissioni di CO2 in atmosfera pari a 700.000 t annue, che ci avvicinerebbe agli obiettivi previsti dal pacchetto clima – energia dell’Ue.

Fonte HG GBF, Enea, Wikipedia


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