Segatura Magica: Ho Trasformato Scarti di Legno in Mattoni Super Resistenti ed Eco!

Ciao a tutti! Oggi voglio raccontarvi di un’avventura scientifica che mi ha appassionato tantissimo e che, spero, possa dare una piccola scossa al mondo dell’edilizia. Parliamo di cemento e legno. Il cemento, lo sappiamo, è fondamentale: costruiamo praticamente tutto con lui e con il suo derivato, il calcestruzzo. Pensate che dopo l’acqua, è il materiale più usato al mondo! Ogni anno ne produciamo miliardi di tonnellate. C’è un “ma” grande come una casa, però: produrre cemento inquina da matti. È responsabile di circa il 7% delle emissioni globali di CO2. Un’enormità! Dall’altra parte, abbiamo il legno. Fantastico, naturale, ma… produce un sacco di scarti, come la segatura. E smaltirla non è semplice, specialmente se trattata con prodotti chimici. In Europa, meno della metà viene riciclata. Spreco e potenziale problema ambientale.

La Sfida: Meno Cemento, Più Sostenibilità

Allora mi sono chiesto: e se potessimo usare questi scarti di legno, questa segatura, per creare qualcosa di utile, magari proprio per l’edilizia, riducendo allo stesso tempo il bisogno di cemento? L’idea di creare materiali compositi legno-cemento non è nuova, sono ottimi per isolare acusticamente e sono più “green”. Ma c’erano ancora tante domande aperte sulla loro durabilità, su come si comportano nel tempo, con l’umidità, gli sbalzi di temperatura… Insomma, la strada era interessante ma ancora in salita.

La Mia Idea: Bio-compositi Pressati e Carbonizzati

Ed è qui che entra in gioco la mia ricerca. Ho pensato: perché non spingersi oltre? Utilizziamo la segatura, ma combiniamola con leganti più sostenibili, come la calce o la cenere di scisto (un sottoprodotto industriale!), e usiamo tecniche moderne come la pressatura e, soprattutto, la carbonizzazione. L’obiettivo? Creare dei bio-compositi che siano:

• Ecologici: meno cemento, riutilizzo di scarti.
• Performanti: resistenti, durevoli, adatti all’uso pratico.
• Ottimizzati: trovare le miscele giuste e i processi di “cottura” (carbonizzazione) migliori.

Volevo creare dei veri e propri blocchi da muratura leggeri, pronti all’uso, che rispettassero l’ambiente e funzionassero alla grande. Una sfida ambiziosa, ma affascinante!

Mettersi all’Opera: La Ricetta del Bio-composito

Il primo passo è stato procurarmi la materia prima: segatura di legno pulita, proveniente dalla Lituania. Poi, ho preparato delle “pozioni magiche”, ovvero soluzioni chimiche diverse (acqua semplice, solfato di alluminio, cloruro di calcio, idrossido di calcio) in cui immergere la segatura. Perché? Per eliminare gli zuccheri presenti nel legno, che possono dare fastidio al cemento quando si indurisce. Dopo 7 giorni di ammollo, ho scolato e asciugato parzialmente la segatura (fino al 30% di umidità).

Poi è arrivato il momento di mescolare. Ho provato diverse combinazioni:

• Segatura trattata + Cemento Portland
• Segatura trattata + Calce in polvere
• Aggiungendo sabbia (10% e 20%) per vedere se migliorava la resistenza.
• Sostituendo parte del cemento (30% e 60%) con la cenere di scisto (che contiene già sabbia).

L’impasto ottenuto l’ho messo in stampi e pressato con una macchina apposita (a 1.5 bar, 80 cicli – non numeri a caso, frutto di prove!). Dopodiché, i campioni hanno seguito percorsi diversi: alcuni sono stati semplicemente asciugati all’aria per 28 giorni, altri hanno subito un processo di carbonizzazione.

La Carbonizzazione: Il Tocco Segreto

Questo è stato un passaggio chiave. Alcuni campioni, dopo un periodo di asciugatura all’aria, sono stati messi in una camera speciale con un’atmosfera controllata: 19% di CO2 e 65% di umidità relativa, a 20°C, per alcuni giorni. L’idea era vedere se questo trattamento potesse “fissare” la CO2 nel materiale e migliorarne le proprietà.

La Prova del Nove: Test di Resistenza e Durabilità

Una volta pronti, i miei bio-compositi sono finiti “sotto torchio”. Li ho sottoposti a test di compressione per vedere quanto carico potevano sopportare prima di rompersi (seguendo standard precisi, come l’EN12390-3). Ho misurato la loro densità. E poi, la prova più dura: l’immersione in acqua per 7 giorni. Come si sarebbero comportati a contatto con l’umidità? Avrebbero perso resistenza? Questo test è fondamentale per capire se un materiale da costruzione è davvero affidabile.

Risultati Sorprendenti: Cosa Ho Scoperto

E qui arrivano le soddisfazioni! I risultati sono stati davvero incoraggianti.

• Trattamento della segatura: Alla fine dei conti, la semplice acqua di rubinetto (Soluzione A) si è rivelata la migliore per trattare la segatura prima di mischiarla col cemento. I campioni fatti così erano i più resistenti.
• Cemento vs Calce: I compositi a base di cemento erano nettamente più resistenti di quelli a base di calce.
• L’effetto dell’acqua: L’immersione ha ridotto la resistenza di tutti i campioni (coefficiente di rammollimento medio di 0.55), ma quelli con cemento e segatura trattata ad acqua hanno mantenuto la performance migliore. Questo mi ha confermato che quella era la strada giusta.
• La magia della sabbia: Aggiungere sabbia ha fatto centro! Con il 20% di sabbia (granulometria 0.4 mm), la resistenza a compressione è aumentata del 44% e la densità del 14%. Un bel passo avanti!
• Cenere di Scisto: la superstar sostenibile! Sostituire il 30% del cemento con cenere di scisto è stata la mossa vincente. Non solo ho usato meno cemento (bene per l’ambiente!), ma la resistenza è schizzata in alto del 55% e la densità del 7%. E non è finita: questi campioni hanno resistito molto meglio all’acqua, perdendo solo il 15% di resistenza dopo l’immersione (contro il 30-45% degli altri). Questo probabilmente grazie alle reazioni chimiche della cenere (pozzolaniche) che rendono il materiale più compatto e durevole.

Carbonizzazione: La Ciliegina sulla Torta

E la carbonizzazione? Ha funzionato alla grande! I campioni che hanno seguito un ciclo ottimizzato (asciugatura all’aria per un giorno, poi camera a CO2, poi ulteriore asciugatura) hanno mostrato un ulteriore aumento di resistenza del 12% e di densità del 2%. È emerso un dettaglio interessante: carbonizzare subito il campione umido non era ideale; lasciarlo asciugare un po’ prima permetteva alla CO2 di penetrare meglio e fare il suo lavoro, migliorando i legami interni. Alla fine, i miei bio-compositi ottimizzati hanno raggiunto resistenze a compressione fino a 9.6 MPa. Niente male per un materiale fatto con segatura!

Uno Sguardo al Microscopio: Cosa Succede Dentro?

Per capire meglio *perché* questi materiali funzionavano così bene, li ho analizzati con tecniche sofisticate come la diffrazione a raggi X (XRD) e la microscopia elettronica a scansione (SEM). L’XRD ha confermato che durante la carbonizzazione si forma calcite (CaCO3), un minerale che contribuisce alla resistenza. Le immagini SEM hanno mostrato una struttura abbastanza coesa, con la pasta legante che avvolge bene le particelle di segatura, anche se erano presenti dei vuoti (dovuti all’evaporazione dell’acqua). La struttura dei campioni con cemento era visibilmente più densa e continua rispetto a quelli con calce, spiegando la loro maggiore resistenza.

Meglio della Concorrenza e Amico del Pianeta

Ho confrontato i miei risultati con altri studi che avevano provato a usare segatura nel calcestruzzo (come quello di Shantveerayya et al., che sostituiva la sabbia con segatura non trattata). Beh, non c’è paragone! Loro ottenevano resistenze basse (1-3 MPa), mentre io sono arrivato fino a quasi 10 MPa. Il segreto? Il pre-trattamento della segatura, l’ottimizzazione della miscela e, soprattutto, la carbonizzazione. Ma il vantaggio più grande è ambientale. Sostituendo il 30% di cemento con cenere di scisto e considerando il carbonio “catturato” dalla segatura (carbonio biogenico), ho calcolato una riduzione delle emissioni di CO2 associate al cemento fino al 65% rispetto alla produzione tradizionale (processo a secco)! Questo sì che è un passo verso un’economia circolare nell’edilizia.

Conclusioni: Un Futuro Costruito con la Segatura?

Alla fine di questo viaggio, posso dire con soddisfazione che è assolutamente fattibile produrre materiali da costruzione performanti ed ecologici usando scarti come la segatura di legno e sottoprodotti industriali come la cenere di scisto. Le chiavi sono:

• Trattare adeguatamente la segatura (l’acqua basta!).
• Usare il cemento come legante principale, ma ridurne la quantità sostituendolo parzialmente con cenere di scisto (il 30% è ottimo).
• Aggiungere un po’ di sabbia (20%).
• Non sottovalutare il processo di cura e carbonizzazione: un giorno di pre-asciugatura seguito dalla camera a CO2 fa miracoli per resistenza e durabilità.

I bio-compositi che ho sviluppato sono leggeri, resistenti (adatti per blocchi da muratura non portanti o leggermente caricati) e, soprattutto, molto più amici dell’ambiente rispetto ai materiali tradizionali. Certo, la ricerca non si ferma qui, ma credo sia un passo importante verso un’edilizia davvero sostenibile. Chissà, forse un giorno costruiremo le nostre case anche grazie alla “magia” della segatura carbonizzata!

Fonte: Springer