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Con le ceneri dell’Etna si fa bioedilizia

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ceneri Etna - bioedilizia
Foto di Pixaline da Pixabay

Grazie al progetto Reucet (recupero e utilizzo delle ceneri vulcaniche etnee) l’Università di Catania ha indagato le potenzialità del recupero e riuso del materiale post eruzione

Arriverà il giorno in cui le eruzioni vulcaniche saranno apprezzate come la manna? Sì, se progetti come Reucet (recupero e utilizzo delle ceneri vulcaniche etnee) troveranno mercato.

Per ora, Paolo Roccaro, ordinario di Ingegneria Sanitaria Ambientale del Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura (Dicar) all’Università degli Studi di Catania e colleghi, hanno chiuso le ricerche e si preparano a disseminare i risultati, così come richiesto dal protocollo del Finanziamento ottenuto dal Ministero dell’Ambiente.

Il progetto Reucet ha affrontato il problema del recupero delle ceneri vulcaniche etnee in modo sistematico.

Infatti, la tematica ha avuto un approccio interdisciplinare che ha coinvolto diversi gruppi di ricerca, coordinati dai professori Salvatore Damiano Cafiso, Loredana Contrafatto, Ernesto Motta e Federico Vagliasindi del Dica, Antonino Pezzino e Marco Viccaro del Dipartimento di Scienze Biologiche Geologiche e Ambientali e Enrico Ciliberto del Dipartimento di Scienze Chimiche.

È stato studiato l’uso della cenere in processi e tecniche di produzione già esistenti con immediato trasferimento tecnologico alle piccole e medie imprese del territorio.

Sono state a tal proposito valutate diverse possibilità di utilizzo della cenere e dei lapilli dell’Etna: dall’impiego nel calcestruzzo, nelle malte, negli intonaci, alla realizzazione di prodotti laterizi tradizionali, a sottofondi stradali, a opere geotecniche, fino a soluzioni in cui viene utilizzato come adsorbente con finalità di riduzione dell’inquinamento.

Il progetto Reucet per il recupero delle ceneri vulcaniche etnee

È Roccaro a sintetizzare i principali risultati.

Caratterizzazione delle ceneri vulcaniche etnee

La composizione superficiale delle ceneri appare molto ricca in ioni fluoruro e solfato che riducono drasticamente le proprietà di adesione con altri materiali.

Inoltre, la cenere vulcanica studiata presenta le proprietà meccaniche tipiche di materiali sabbiosi ma con un marcato crushing sotto pressioni efficaci di un certo valore.

Questo comportamento pregiudica notevolmente l’utilizzo di tale materiale per alcune applicazioni nelle opere civili.

Realizzazione di nuovi materiali compositi per il contenimento dell’inquinamento in ambito urbano

Le ceneri vulcaniche dell’Etna sono state utilizzate per preparare materiali compositi con aerogel di silice e biossido di titanio.

I sistemi compositi cenere-aerogel-titania ottenuti sono stati testati con buoni risultati per l’abbattimento del blue di metilene tramite processi fotocatalitici.

Le ceneri vulcaniche etnee sono anche state utilizzate per la sintesi di zeoliti tramite processo idrotermale. Le zeoliti prodotte sono state testate con risultati promettenti per la rimozione di cesio, ammoniaca e durezza da soluzioni acquose.

Impiego delle ceneri vulcaniche etnee nella realizzazione di pavimentazioni stradali

Le prove preliminari di laboratorio hanno evidenziato che le ceneri vulcaniche tal quale non sono adatte per l’impiego negli strati inferiori della pavimentazione stradale a causa delle scadenti caratteristiche meccaniche e di resistenza all’abrasione.

Tuttavia, con la stabilizzazione a cemento (5%-7%), sia gli indici Cbr in laboratorio che i moduli elastici nelle prove eseguite in un campo, hanno indicato valori di portanza idonei per gli strati di fondazione o di sottofondazione con interessanti caratteristiche drenanti.

Pertanto, si è potuto constatare che le ceneri vulcaniche, pur presentando problemi dovuti alla fragilità dei grani, se stabilizzate e messe in opera con opportuni accorgimenti potrebbero essere impiegate nella pavimentazioni stradali della viabilità a più basso traffico con possibilità di impiego di grandi volumi di materiale (1.500-2.000 m3/km).

Impiego delle ceneri etnee in edilizia per la produzione di conglomerati cementizi e prodotti isolanti

Il risultato delle prove di laboratorio per la determinazione dell’eventuale comportamento pozzolanico della cenere vulcanica dell’Etna è stato negativo.

L’impiego della cenere vulcanica nel confezionamento di malte cementizie realizzate sostituendo il 100% della frazione fine della sabbia da cava con diametro inferiore a 0,5 [mm] e su provini di Cls realizzati sostituendo la frazione fine della sabbia con diametro inferiore a 0,5 [mm] con sabbia riciclata nelle percentuali del 50% 100%, lavata e non lavata, ha evidenziato una grande differenza prestazionale dipendente dal lavaggio delle ceneri.

Infatti, i provini di calcestruzzo realizzati con cenere lavata hanno mostrato resistenze a compressione e flessione confrontabili con quelle attese, mentre i provini realizzati con ceneri non lavate hanno mostrato risultati di resistenza meccanica inferiori.

Risultati interessanti sono stati trovati nella realizzazione di malte di rivestimento e di pannelli isolanti, grazie all’elevata porosità che contraddistingue i prodotti piroclastici.

In tale applicazione il materiale è stato sottoposto solo a vagliatura, senza necessità di lavaggio preliminare.

Impiego delle ceneri vulcaniche etnee in edilizia per la produzione di piastrelle ceramiche

L’utilizzo di cenere vulcanica preservata (ovvero raccolta subito dopo l’evento e non esposta a contaminazione ambientale o antropica) o contaminata da attività antropiche ai fini della preparazione degli impasti ceramici non comporta alcuna differenza finale dal punto di vista petrografico.

I risultati dimostrano che i prodotti ceramici realizzati con l’uso della cenere vulcanica presentano complessivamente caratteristiche fisico-meccaniche in linea con quelle mostrate dai prodotti ceramici di riferimento, persino migliori in alcuni casi.

Infatti, risultano più leggeri di circa il 20%, aspetto non trascurabile nell’edilizia per quel che concerne la messa in opera, il trasporto e le spese a esso connesse.

Sviluppo di un nuovo modello di gestione sostenibile delle ceneri vulcaniche etnee

Sulla base dei risultati ottenuti, sono state sviluppate linee guida per il recupero di materia di tipo R5, Riciclaggio/recupero di altre sostanze inorganiche, o recupero di tipo R10, Trattamento in ambiente terrestre a beneficio dell’agricoltura o dell’ecologia.

Il recupero ambientale di aree degradate (R10) è un’alternativa appropriata e sostenibile che permetterebbe di impiegare le migliaia di tonnellate di cenere cadute.

Le conclusioni dello studio

In sostanza, il progetto Reucet ha permesso di valutare diverse alternative di uso delle ceneri vulcaniche nei settori produttivi, con particolare riferimento al settore civile e ambientale.

In generale, si evidenzia che la cenere vulcanica etnea è un inerte particolare, ben diverso dalla cosiddetta sabbia etnea utilizzata come aggregato nelle costruzioni (azolo).

La cenere presenta proprietà di isolamento termico dovute all’elevata porosità che la rendono molto performante per la produzione di malte e intonaci alleggeriti e isolanti, per la realizzazione di materiali ceramici alleggeriti.

Presenta tuttavia alcuni limiti applicativi, quali per esempio la necessità di pre-lavaggio per il confezionamento di calcestruzzo strutturale.

I ricercatori dell’Università di Catania hanno anche evidenziato la necessità di intervenire sulla normativa vigente, per valorizzare il recupero delle ceneri vulcaniche etnee e prevedere risorse economiche ad hoc.

Infatti, a oggi, le ceneri vulcaniche etnee, a seguito di ordinanze contingibili e urgenti, vengono classificate come rifiuto (Cer 20 03 03 – residui della pulizia delle strade o Cer 17 05 04 – terre e rocce non contenenti sostanze pericolose) da conferire presso gli impianti di recupero di inerti con costo di circa 12€ a tonnellata o, peggio, in discarica con costo di circa 120€ per tonnellata.

Tali costi, si aggiungono a quelli della raccolta delle ceneri dalle strade (diverse centinaia di migliaia di euro).

Il recupero e la valorizzazione delle ceneri vulcaniche etnee per applicazioni appropriate individuate nel corso del progetto Reucet consentirebbe un notevole risparmio per le amministrazioni coinvolte e costituirebbe un sicuro motivo di interesse per il settore produttivo con interessanti ripercussioni di carattere economico e occupazionale.

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