Un nuovo calcestruzzo non armato mira a riutilizzare gli scarti delle cave di conci e a ridurre l’uso di leganti cementizi ad alta impronta di carbonio nelle costruzioni. Il progetto, basato sull’analisi di archivi storici, riunisce l’EPFL, il Politecnico di Zurigo e uno studio di architettura di Ginevra.
Alcune pareti potrebbero benissimo fare a meno del cemento armato, un materiale che pesa molto sull’impronta di carbonio delle costruzioni. Questi muri potrebbero addirittura essere realizzati con gli scarti delle cave di conci, riutilizzati così come sono. Per ottenere questo risultato, sarà necessario analizzare gli archivi delle tecniche di costruzione e delle miscele di materiali dimenticate. Con questo obiettivo, gli scienziati hanno testato la loro ipotesi attraverso il Circular Building Industry Booster (CBI), un programma che sostiene l’innovazione e l’economia circolare nell’edilizia.
Il completamento di sei prototipi di muri portanti alla fine di ottobre a Lucery-Villars, nel cantone di Vaud, apre la strada al riutilizzo degli scarti delle cave di pietra e al recupero delle pietre di campo. Questa collaborazione multidisciplinare riunisce l’Archives de la Construction Moderne (Acm) dell’EPFL, lo studio di architettura Archiplein e la cattedra di Costruzione sostenibile del Politecnico di Zurigo. I sei prototipi sono stati divisi in due gruppi, per testare diversi processi di applicazione e tre tipi di malta come leganti. Nel primo metodo, la malta viene posta per prima nella cassaforma, seguita dalle pietre; nel secondo metodo, le pietre vengono poste per prime, seguite dalla malta. Per quanto riguarda le miscele di malta, una è stata realizzata con un basso contenuto di cemento, un’altra con calce e l’ultima con terra "non vegetale", cioè terra non coltivabile. Poiché molte delle pietre utilizzate nella costruzione di questi muri sono di grandi dimensioni, l’équipe ha scelto di chiamare questi impasti "ciclopici", in riferimento alle costruzioni dell’antichità che questo progetto intende riportare in auge.
Recupero dei materiali di scarto
Attualmente i rifiuti di conci vengono rilavorati prima di essere riutilizzati, il che richiede una grande quantità di energia. Inoltre, l’ingrediente principale del calcestruzzo è il suo legante, il cemento, la cui produzione richiede la cottura di calcare a 1.450 gradi in forni rotativi a funzionamento continuo. Infine, la ricerca di materiali inerti è problematica, poiché le materie prime per il calcestruzzo sono limitate. "Per secoli i costruttori hanno cercato di ridurre l’uso del cemento e, per motivi economici, hanno recuperato i materiali di scarto riutilizzandoli nel calcestruzzo. Oggi dobbiamo ispirarci a questi esempi del passato per motivi ecologici", osserva Salvatore Aprea, direttore dell’Acm dell’EPFL. Da parte sua, Marlène Leroux, partner dell’agenzia Archiplein, è stupita dalla situazione attuale: "Perché non siamo più in grado di costruire muri portanti semplici e a bassissimo contenuto di carbonio, senza rinforzi in acciaio, additivi o sostanze chimiche e riutilizzando la pietra di scarto?
Dall’epoca romana al XIX secolo
Per questo progetto, il team di Acm ha scavato nella letteratura tecnica alla ricerca di ricette storiche di calcestruzzo e cemento, datate dall’epoca romana al XVIII e XIX secolo, principalmente in Francia e Germania. Il loro obiettivo: portare alla luce i processi di produzione che consentono di riutilizzare i rifiuti di conci come tali, con miscele di malta che contengono poco o niente cemento. "Al centro di questi archivi ci sono le tabelle di resistenza di diverse miscele di calce e malta, prodotte sperimentalmente testando malte realizzate, di norma, con materie prime di origine locale o vicina", spiega il direttore di Acm. Inoltre, sono stati analizzati i vecchi metodi di utilizzo del calcestruzzo. Al Politecnico di Zurigo, Guillaume Habert, professore associato presso la cattedra di edilizia sostenibile, e gli architetti Marlène Leroux, Francis Jacquier e l’ingegnere Olivier Dahenne dell’agenzia Archiplein, hanno sviluppato simulazioni digitali per inventare nuove ricette di malte basate su esempi storici che rispondano alle esigenze attuali.
Sulla base di questa esperienza, il team mira a sviluppare processi standardizzati e meccanizzati per la produzione di pareti a basso contenuto di carbonio, realizzando prototipi, tabelle comparative e test di resistenza, sul modello del lavoro di ingegneri e scienziati come Louis Joseph Vicat (vedi sopra), Jean-Henri Hassenfratz e John Smeaton, il cui lavoro è stato analizzato in dettaglio nell’ambito di questo progetto.
Booster dell’industria dell’edilizia circolare (CBI)
Riferimenti
Progetto Circular Building Industry Booster: "Le Béton Cyclopéen ou comment s’inscrire dans le continuum des savoir-faire constructifs à l’aune des problématiques climatiques et environnementales", Marlène Leroux (Co-fondatrice), Guillaume Habert (Professore associato per l’edilizia sostenibile all’ETHZ), Francis Jacquier (Architetto), Salvatore Aprea (Direttore ACM Group), Olivier Dahenne (Ingegnere), ottobre 2023.
