La Svizzera è un Paese edificato, almeno per quanto riguarda la rete stradale. Per questo motivo, nonostante il riciclaggio, oggi i rifiuti di asfalto sono molto più numerosi di quelli che possono essere riutilizzati per la costruzione di nuove strade. Martins Zaumanis, ricercatore dell’Empa, si è posto l’obiettivo di aumentare la percentuale di asfalto riciclabile, utilizzando metodi di produzione adeguati e istruzioni semplici. Due piste di prova con asfalto riciclato a Uster e sul Passo del Lucomagno promettono bene.
In primavera non spuntano solo bucaneve e crochi, ma anche i cantieri sulle strade svizzere. Ovunque si effettuano riparazioni, rattoppi e ristrutturazioni. Parte del vecchio asfalto della rete stradale svizzera viene riciclato, ma circa 750.000 tonnellate finiscono ogni anno in discarica, dove si accumulano in montagne nere sempre più alte. In linea di principio, la Confederazione e i Cantoni, i principali proprietari di strade, sono d’accordo sul fatto che queste montagne di asfalto dovrebbero essere restituite alla rete stradale svizzera. Ma la Svizzera è così ben servita che non si costruiscono quasi più nuove strade.
Per questo è ancora più importante che la percentuale di asfalto riciclato sia la più alta possibile nei casi di riparazioni e ristrutturazioni: "Ma per raggiungere questo obiettivo, abbiamo bisogno di una migliore comprensione dell’interazione tra asfalto riciclato e nuovo materiale, di processi di produzione adeguati e soprattutto di istruzioni e strumenti pratici per l’industria", spiega Martins Zaumanis, ricercatore dell’Empa. Sono proprio questi gli obiettivi del progetto di ricerca "HighRAP", che Martins Zaumanis sta conducendo dal 2019 all’inizio del 2023 in collaborazione con l’Ufficio federale delle strade (USTRA), l’Ufficio federale dell’ambiente (UFAM), i Cantoni di Zurigo e dei Grigioni e diversi partner industriali.
L’asfalto è composto da una miscela di roccia e di un legante, il bitume, che a volte viene modificato con polimeri per le strade ad alta percorrenza. Le attuali restrizioni all’uso di RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) nella costruzione di nuove strade sono dovute principalmente al fatto che il legante dell’asfalto invecchia nel tempo e diventa quindi rigido. Questo lo rende vulnerabile alle fessurazioni. Inoltre, il vecchio materiale potrebbe non mescolarsi bene con il nuovo durante il processo di miscelazione. Un altro problema è la frequente mancanza di omogeneità del RAP: i materiali provenienti da diversi strati stradali e di età diversa vengono mescolati insieme, e aggregati di dimensioni diverse si incontrano. La produzione di asfalto ad alte prestazioni richiede omogeneità. Esistono metodi di progettazione collaudati per lo sviluppo dell’asfalto e test standardizzati per il controllo della qualità. Ma quando si tratta di aggiungere asfalto migliorato ai processi produttivi esistenti, questi metodi collaudati raggiungono i loro limiti.
L’aumento del contenuto di RAP in generale richiede quindi un’innovazione a diversi livelli, in particolare per quanto riguarda la rimozione del vecchio asfalto e la sua lavorazione. L’asfalto viene generalmente fresato o frantumato sulla strada e poi macinato. "Nel migliore dei casi, l’aggregato originale rimane intatto e c’è meno polvere possibile, il cosiddetto materiale di riempimento", spiega Martins Zaumanis. Questi due fattori rendono difficile il riutilizzo. Nel suo studio, basato su test pratici, presenta nuovi criteri che dovrebbero consentire di standardizzare la caratterizzazione della lavorazione del RAP e quindi semplificarne il riutilizzo. Oltre alla granulometria e al contenuto di polvere, sono determinanti soprattutto il contenuto iniziale di bitume e le sue proprietà, che possono variare notevolmente a seconda della fonte. Per questo motivo, Martins Zaumanis fornisce un semplice modello di calcolo per i professionisti, che determina la variabilità consentita in base alla futura applicazione.
Presenta inoltre un modello di calcolo simile e pragmatico per il dosaggio del "prodotto di ringiovanimento". Si tratta di sostanze oleose che ammorbidiscono il vecchio legante dell’asfalto, rendendolo nuovamente utilizzabile. Questi agenti ringiovanenti si basano, ad esempio, sul tall oil, un sottoprodotto biologico della produzione della carta. Poiché vengono mescolati tanti materiali e sostanze diverse, la produzione di asfalto con RAP è molto più complessa di quella di asfalto nuovo. A ciò si aggiunge l’incertezza sulle effettive proprietà dei materiali e sulla loro interazione. "Procedere secondo un ricettario, come nel caso della progettazione tradizionale dell’asfalto, non è quindi sufficiente", spiega Martins Zaumanis. Suggerisce invece di incorporare nel processo metodi di prova basati sulle prestazioni, per esaminare il materiale in termini di formazione di fessure o deformazione plastica.
"In definitiva, sono soprattutto i progetti pilota di successo e i tratti di prova reali che possono dare ai proprietari e ai costruttori di strade fiducia nell’asfalto ad alto RAP", spiega il ricercatore dell’Empa. Nell’ambito del suo progetto, l’"asfalto HighRAP" è stato quindi posato su due tratti di strada: sulla trafficata Aathalstrasse di Uster e sulla strada del Passo del Lucomagno, dove le esigenze del manto stradale sono notevolmente diverse a causa dell’altitudine.
A Uster è stato possibile introdurre il 30% di RAP nello strato di usura senza alcun problema e senza alcuna perdita di prestazioni. "Oggi è prassi comune rinunciare completamente al RAP nello strato d’usura di una strada così trafficata", spiega Martins Zaumanis. Per lo strato di binder sottostante, a Uster è risultato possibile utilizzare tra il 40 e il 50% di RAP. In entrambi i casi, l’asfalto con legante modificato con polimeri viene utilizzato come standard. "Per aumentare ulteriormente il contenuto di RAP, è possibile utilizzare un legante con un elevato contenuto di polimeri modificati. Questo compenserebbe la mancanza di polimeri nel legante RAP", spiega Martins Zaumanis. A differenza della strada di Uster, il percorso attraverso il Passo del Lucomagno non è soggetto a traffico intenso, ma è soggetto a condizioni climatiche più rigide. "A questa altitudine di 1.900 metri, le forti variazioni di temperatura possono causare crepe nel manto stradale", spiega Martins Zaumanis. Nel suo progetto ha dimostrato che l’asfalto con un elevato contenuto di RAP può resistere anche a queste condizioni. L’asfalto con un contenuto di RAP dell’85% è stato posato nello strato di base e l’asfalto con un contenuto di RAP del 70% nello strato di base e in quello di binder: nessun problema! Dopo le prove di laboratorio, i rivestimenti si sono dimostrati altamente resistenti alle temute fessurazioni causate dalle variazioni di temperatura.
Osservazioni a lungo termine
Le due piste di prova a Uster e sul Passo del Lucomagno continueranno a essere monitorate nei prossimi anni e saranno utilizzate per studiare il comportamento a lungo termine dell’asfalto RAP posato. Ma Martins Zaumanis è già ottimista sul fatto che le montagne nere delle discariche non dovrebbero estendersi troppo nei prossimi anni. Ciò è dovuto in parte a progetti come il suo, che dimostrano le possibilità tecnologiche, ma anche al fatto che a livello politico si è già chiesto di vietare il conferimento dell’asfalto in discarica. L’obiettivo è incoraggiare il riciclaggio completo dell’asfalto.
