In ogni fase del processo di produzione del cemento si riscontra un impatto ambientale . Questo include le cave di calcare, visibili da grandi distanze e che possono alterare in modo permanente l'ambiente locale; le emissioni di inquinanti atmosferici sotto forma di polveri e gas; il rumore e le vibrazioni generate dal funzionamento dei macchinari; e le esplosioni nelle cave.
Impatti ambientali della produzione di cemento
Tra il 4 e l'8% delle emissioni totali di CO2 a livello mondiale proviene dal calcestruzzo , il cui impatto ambientale è complesso e influenzato dalla sua produzione, dalle sue applicazioni e dai suoi effetti diretti su infrastrutture ed edifici. Il cemento, che ha un proprio impatto ambientale e sociale oltre a influenzare sostanzialmente quello del calcestruzzo, ne costituisce una componente significativa.
1. Emissioni di anidride carbonica e cambiamento climatico
Considerando che fino al 5% di tutte le emissioni di CO2 prodotte dall'uomo si concentra nel settore del cemento, di cui il 50% deriva da reazioni chimiche e il 40% dalla combustione di combustibili, questo settore è uno dei due maggiori produttori di gas serra al mondo, responsabili dei cambiamenti climatici.
L'emissione di CO2 stimata per la produzione di calcestruzzo strutturale (con circa il 14% di cemento) è di 410 kg/m3 (ovvero circa 180 kg/tonnellata a una densità di 2.3 g/cm3); tale resa si riduce a 290 kg/m3 quando si utilizza il 30% di cenere volante al posto del cemento.
Per ogni tonnellata di cemento prodotta vengono immessi in atmosfera 900 kg di CO2, pari all'88% delle emissioni relative a un impasto medio di calcestruzzo. L'emissione di CO2 dalla produzione del calcestruzzo è direttamente proporzionale al contenuto di cemento utilizzato nella miscela di calcestruzzo.
Quando il carbonato di calcio viene distrutto termicamente, producendo calce e anidride carbonica, la produzione di cemento comporta emissioni di gas serra. Anche il consumo di energia durante la produzione di cemento contribuisce a questo problema, soprattutto quando vengono bruciati combustibili fossili .
Il fatto che il calcestruzzo abbia un'energia incorporata molto bassa per unità di massa è un aspetto del ciclo di vita del calcestruzzo che merita attenzione. Ciò è dovuto principalmente alla disponibilità e alla frequente accessibilità dei componenti utilizzati nella produzione del calcestruzzo, come acqua, pozzolane e aggregati, nelle risorse locali.
Di conseguenza, la produzione di cemento utilizza il 70% dell'energia incorporata nel calcestruzzo, mentre i trasporti ne utilizzano solo il 7%.
Il calcestruzzo ha un'energia incorporata inferiore per unità di massa rispetto alla maggior parte degli altri materiali da costruzione, a parte il legno, con un'energia incorporata totale di 1.69 GJ/tonnellata. A causa dell'enorme massa di strutture in calcestruzzo, questo confronto non è sempre immediatamente applicabile al processo decisionale.
È importante ricordare che questa stima si basa su proporzioni di calcestruzzo con non più del 20% di ceneri volanti. Secondo le stime, la sostituzione dell'0.7% del cemento con la cenere volante si traduce in una diminuzione dello 80% nel consumo di energia. Ciò comporterebbe un notevole risparmio energetico perché alcune miscele proposte contengono fino all'XNUMX% di ceneri volanti.
Secondo un rapporto del Boston Consulting Group del 2022 , gli investimenti nella creazione di cemento più ecologico generano maggiori risparmi di gas serra rispetto agli investimenti in elettricità e aviazione.
2. Deflusso superficiale
Inondazioni e grave erosione del suolo possono derivare dal deflusso superficiale, che si verifica quando l'acqua scorre su superfici impermeabili come il calcestruzzo non poroso. Benzina, olio motore, metalli pesanti, rifiuti e altri inquinanti finiscono spesso nel deflusso urbano da marciapiedi, strade e parcheggi.
Senza attenuazione, la copertura impermeabile di una tipica area metropolitana riduce la percolazione delle acque sotterranee e si traduce in un deflusso cinque volte superiore rispetto a un tipico terreno boschivo della stessa dimensione.
Molti recenti progetti di pavimentazione hanno iniziato a utilizzare calcestruzzo permeabile, che offre un certo livello di gestione automatica delle acque piovane, nel tentativo di controbilanciare le conseguenze dannose del calcestruzzo impermeabile.
Il calcestruzzo viene posato con cura con proporzioni di aggregato accuratamente calcolate per produrre calcestruzzo drenante, che consente al deflusso superficiale di filtrare e tornare alle acque sotterranee.
Sia le inondazioni che il rifornimento delle acque sotterranee sono facilitati da questo. Il calcestruzzo permeabile e altre aree con superficie discreta possono fungere da filtro automatico dell'acqua bloccando il passaggio di alcuni inquinanti pericolosi come oli e altri prodotti chimici se sono adeguatamente costruiti e rivestiti.
Purtroppo, ci sono ancora degli svantaggi nell'usare il calcestruzzo permeabile su larga scala. La sua resistenza inferiore rispetto al calcestruzzo convenzionale ne limita l'uso in aree a basso carico e deve essere installato con cura per ridurre al minimo la suscettibilità ai danni da gelo-disgelo e all'accumulo di limo.
3. Calore urbano
Il cosiddetto effetto isola di calore urbana è causato principalmente dal cemento e dall'asfalto. Si prevede che entro il 2060 a livello mondiale verranno aggiunti 230 miliardi di metri quadrati (2.5 trilioni di piedi quadrati) di edifici, una superficie equivalente all'attuale patrimonio edilizio globale.
Secondo il Dipartimento degli affari economici e sociali delle Nazioni Unite, si prevede che il 68% della popolazione mondiale vivrà nelle aree urbane entro il 2050. A causa dell'energia aggiuntiva che utilizzano e dell'inquinamento atmosferico che producono, le superfici pavimentate rappresentano una seria minaccia .
Una regione ha molte opportunità di risparmio energetico. La domanda di aria condizionata dovrebbe idealmente diminuire con il calo delle temperature, risparmiando energia.
Tuttavia, studi su come le pavimentazioni riflettenti influenzano le strutture circostanti hanno indicato che in assenza di vetri riflettenti sugli edifici, la radiazione solare riflessa dalla pavimentazione può aumentare la temperatura degli edifici, aumentando la necessità di aria condizionata.
Inoltre, le temperature locali e la qualità dell'aria possono essere influenzate dal trasferimento di calore dai marciapiedi che ricoprono le città. L'utilizzo di materiali che assorbono meno energia solare, come le pavimentazioni ad alto albedo, può limitare il flusso di calore nell'ambiente urbano e regolare l'UHIE. Le superfici calde riscaldano l'aria della città per convezione.
Per le superfici realizzate con materiali da pavimentazione attualmente in uso, l'albedo varia da circa 0.05 a circa 0.35. I materiali per pavimentazione con albedo iniziale elevato tendono a perdere riflettività nel corso di un tipico servizio di vita, mentre quelli con albedo iniziale basso possono acquisire riflessione.
L'effetto di comfort termico e la necessità di ulteriori misure di mitigazione che non mettano in pericolo la salute e la sicurezza dei pedoni, in particolare durante le ondate di caldo, sono ulteriori fattori da tenere in considerazione. Il “Mediterranean Outdoor Comfort Index” (MOCI) è calcolato mentre
Le persone sono esposte alle condizioni meteorologiche e di comfort termico, pertanto i progetti urbani complessivi dovrebbero comunque essere presi in considerazione quando si formulano giudizi. Se combinato correttamente con altre tecnologie e tecniche come vegetazione, materiali riflettenti, ecc., l'uso di materiali ad alta albedo in contesti urbani può avere effetti benefici.
4. Polvere di cemento
Durante i terremoti e altre calamità naturali, così come durante la distruzione degli edifici, nell'atmosfera viene spesso rilasciata molta polvere di cemento. In seguito al terremoto del Grande Hanshin, è stato stabilito che la causa principale del grave inquinamento atmosferico era la polvere di cemento.
5. Inquinamento radioattivo e tossico
Problemi di salute possono derivare dall'inclusione di alcuni composti nel calcestruzzo, inclusi additivi desiderati e indesiderabili. A seconda della fonte delle materie prime utilizzate, nelle strutture in calcestruzzo si possono trovare diverse concentrazioni di elementi radioattivi presenti in natura (K, U, Th e Rn).
Ad esempio, alcune pietre emettono naturalmente Radon e i rifiuti delle vecchie miniere contenevano molto uranio. Un'altra possibilità è l'utilizzo involontario di composti tossici a seguito della contaminazione da un incidente nucleare. A seconda di ciò che era stato incluso nel calcestruzzo prima della demolizione o della fessurazione, la polvere dei detriti o del calcestruzzo fratturato può comportare gravi rischi per la salute.
Tuttavia, non è necessariamente rischioso e potrebbe anche essere vantaggioso incorporare sostanze tossiche nel cemento. In alcuni casi, l'aggiunta di determinati composti, compresi i metalli, al cemento durante il processo di idratazione li immobilizza in condizioni sicure e ne inibisce il rilascio nell'ambiente.
6. Ossido di azoto (NOx)
L'ossido di azoto (NOx) ha una serie di effetti negativi sulla salute umana e sull'ambiente, tra cui l'ozono troposferico, le piogge acide, il riscaldamento globale, il deterioramento della qualità dell'acqua e la compromissione della vista. I bambini e le persone con problemi polmonari come l'asma sono tra i gruppi colpiti e l'esposizione a queste condizioni può danneggiare il tessuto polmonare nelle persone che lavorano o si esercitano all'aperto.
7. Biossido di zolfo (SO2)
Alti livelli di anidride solforosa (SO2) possono compromettere la respirazione ed esacerbare condizioni respiratorie e cardiovascolari già presenti. Gli asmatici, le persone con bronchite o enfisema, i bambini e gli anziani sono tra le popolazioni sensibili. La causa principale delle piogge acide, o deposizione acida, è l'SO2.
8. Monossido di carbonio (CO)
Diminuendo la quantità di ossigeno fornita agli organi e ai tessuti del corpo, il monossido di carbonio (CO) può avere un impatto dannoso sulla salute. Può anche avere effetti negativi sul sistema cardiovascolare e nervoso. Lo smog, o ozono troposferico, che può causare problemi respiratori, è in parte dovuto al CO.
9. Combustibili e materie prime
A seconda degli input e della procedura, un cementificio utilizza 3-6 GJ di combustibile per produrre una tonnellata di clinker. I combustibili primari utilizzati oggi dalla maggior parte dei forni per cemento sono il carbone, il coke di petrolio e, in misura minore, il gas naturale e l'olio combustibile.
Se soddisfano criteri rigorosi, alcuni rifiuti e sottoprodotti con potere calorifico recuperabile possono essere utilizzati come combustibili nei forni da cemento per sostituire alcuni dei combustibili fossili tradizionali, come il carbone.
In luoghi di materie prime come argilla, scisto e calcare, alcuni rifiuti e sottoprodotti contenenti minerali benefici come calcio, silice, allumina e ferro possono essere utilizzati come materie prime nel forno.
Il confine tra combustibili alternativi e materie prime non è sempre chiaro perché alcuni materiali hanno sia un prezioso contenuto di minerali che un potere calorifico recuperabile.
Ad esempio, i fanghi di depurazione bruciano per produrre minerali contenenti ceneri che sono utili nella matrice del clinker nonostante abbiano un potere calorifico basso ma significativo.
Impatti ambientali della produzione di cemento - DOMANDE FREQUENTI
Che inquinamento provocano le industrie del cemento?
Quanta CO2 viene prodotta dalla produzione di cemento?
In che modo la produzione di cemento provoca il cambiamento climatico?
Quali sono gli impatti ambientali del calcestruzzo?
Conclusione
Da quello che abbiamo visto in questo articolo, sappiamo che sebbene la produzione di cemento sia un ingrediente necessario per guidare lo sviluppo della società, è dannosa per il nostro ambiente. Ciò richiede un importante avanzamento dal cemento verso altre alternative sostenibili ed ecocompatibili alla costruzione di edifici.