Il metodo, che secondo i ricercatori è “un miracolo assoluto”, utilizza i forni ad arco alimentati elettricamente utilizzati per il riciclaggio dell’acciaio per riciclare contemporaneamente il cemento, il componente affamato di carbonio del calcestruzzo.

I ricercatori di Cambridge hanno scoperto che il cemento usato è un efficace sostituto del fondente di calce, che viene utilizzato nel riciclaggio dell’acciaio per rimuovere le impurità e normalmente finisce come prodotto di scarto noto come scorie. Ma sostituendo la calce con il cemento usato, il prodotto finale è cemento riciclato che può essere utilizzato per produrre nuovo calcestruzzo.

Il metodo di riciclaggio del cemento sviluppato dai ricercatori di Cambridge non aggiunge costi significativi alla produzione di calcestruzzo o acciaio e riduce significativamente le emissioni sia del calcestruzzo che dell'acciaio, grazie alla ridotta necessità di flusso di calce.

Recenti test effettuati dal Materials Processing Institute, un partner del progetto, hanno dimostrato che il cemento riciclato può essere prodotto su larga scala in un forno elettrico ad arco (EAF), ed è la prima volta che questo risultato è stato raggiunto. Alla fine, questo metodo potrebbe produrre cemento a zero emissioni, se l’EAF fosse alimentato da energia rinnovabile.

Il calcestruzzo è costituito da sabbia, ghiaia, acqua e cemento, che funge da legante. Sebbene rappresenti una piccola percentuale del calcestruzzo, il cemento è responsabile di quasi il 90% delle emissioni di calcestruzzo. Il cemento viene prodotto attraverso un processo chiamato clinkering, in cui il calcare e altre materie prime vengono frantumati e riscaldati a circa 1.450°C in grandi forni. Questo processo converte i materiali in cemento, ma rilascia grandi quantità di CO₂ poiché il calcare si decarbona in calce.

Il processo di clinkering richiede calore e la giusta combinazione di ossidi, tutti presenti nel cemento usato, ma da riattivare. I ricercatori hanno testato una serie di scorie, ottenute da rifiuti di demolizione e con aggiunta di calce, allumina e silice. Le scorie sono state trattate nell'EAF dell'Istituto di lavorazione dei materiali con acciaio fuso e raffreddate rapidamente.

Il cemento prodotto attraverso questo processo di riciclaggio contiene livelli più elevati di ossido di ferro rispetto al cemento convenzionale, ma i ricercatori affermano che ciò ha poco effetto sulle prestazioni.

“Produrre cemento a zero emissioni è un vero miracolo, ma dobbiamo anche ridurre la quantità di cemento e calcestruzzo che utilizziamo”, ha affermato uno dei ricercatori. “Il cemento è economico, resistente e può essere prodotto quasi ovunque, ma ne usiamo davvero troppo. Potremmo ridurre drasticamente la quantità di calcestruzzo che utilizziamo senza alcuna riduzione della sicurezza, ma è necessaria la volontà politica affinché ciò accada."

I ricercatori hanno depositato un brevetto sul processo per supportarne la commercializzazione. La ricerca è stata supportata in parte da Innovate UK e dall’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), parte di UK Research and Innovation (UKRI). Julian Allwood è membro del St Catharine's College di Cambridge.