Cemento dalle Ossa? L’Incredibile Potenziale della Cenere Ossea nel Calcestruzzo!

Ragazzi, parliamoci chiaro: il calcestruzzo è ovunque. È la spina dorsale delle nostre città, dei ponti che attraversiamo, delle case in cui viviamo. Pensate che ogni anno ne produciamo circa 30 miliardi di tonnellate! È secondo solo all’acqua come materiale più usato al mondo. Ma c’è un “ma”. Il suo ingrediente chiave, il cemento, ha un impatto ambientale non da poco. La sua produzione richiede un’energia pazzesca e rilascia tonnellate di CO2 nell’atmosfera, contribuendo per circa il 7% alle emissioni globali. Non proprio il massimo per il nostro pianeta, vero?

Ecco perché da tempo si cercano alternative, materiali più “verdi” che possano sostituire almeno in parte il cemento. E se vi dicessi che una soluzione potrebbe arrivare da… un mattatoio? Sì, avete capito bene! Sto parlando delle ossa di mucca. Sembra strano, lo so, ma seguitemi in questa avventura scientifica.

Dalle Ossa alla Cenere: Nasce la CBA

Immaginate le tonnellate di ossa di mucca che ogni anno finiscono nelle discariche, creando problemi ambientali non indifferenti. E se invece di buttarle, le trasformassimo in qualcosa di utile? È qui che entra in gioco la Cenere di Ossa di Mucca, o CBA (Cow Bone Ash) come la chiamano gli addetti ai lavori.

Il processo è affascinante, anche se richiede un po’ di lavoro:

• Prima si puliscono per bene le ossa, togliendo ogni residuo.
• Poi si “cuociono” in un forno speciale, a una temperatura bella alta, circa 900°C. Questo processo si chiama calcinazione.
• Infine, la cenere ottenuta viene macinata finemente, fino a diventare una polvere impalpabile, pronta per essere usata.

Ma cosa c’è dentro questa cenere? Beh, principalmente composti calcarei (ossido di calcio, circa il 60%, simile a quello del cemento!) e una cosa chiamata Idrossiapatite. Contiene anche un po’ di silice, allumina e ossido ferrico (circa il 30% in totale), che le danno un certo potenziale “cementizio supplementare”, cioè la capacità di aiutare il cemento a fare il suo lavoro. Non è un materiale pozzolanico di classe C secondo gli standard (che richiedono almeno il 50% di quegli ossidi), ma ha comunque delle carte da giocare.

L’Esperimento: Mettiamo alla Prova la CBA nel Calcestruzzo

Ora viene il bello. Un gruppo di ricercatori ha deciso di vedere cosa succede sostituendo parte del cemento Portland tradizionale con questa CBA. Hanno preparato diverse miscele di calcestruzzo (con la classica proporzione 1:2:4 tra cemento/legante, sabbia e ghiaia) usando queste percentuali di sostituzione:

• 0% CBA (il controllo, calcestruzzo normale)
• 5% CBA
• 10% CBA
• 20% CBA

Hanno mantenuto costante il rapporto acqua/legante (0.5) per tutte le miscele. Poi hanno fatto due cose fondamentali: hanno testato la lavorabilità del calcestruzzo fresco (quanto è facile da mettere in opera) e la sua resistenza a compressione dopo diversi periodi di maturazione (7, 14, 28 e 56 giorni). Hanno anche misurato l’assorbimento d’acqua a 28 giorni, un indicatore importante per la durabilità.

Risultati Freschi: La Lavorabilità

Il primo test è stato quello dello “slump”, che misura quanto il calcestruzzo fresco si “affloscia” quando togliamo il cono che lo contiene. Più si affloscia, più è lavorabile. E qui, sorpresa (ma non troppo): più CBA si aggiungeva, meno il calcestruzzo si afflosciava. In pratica, la lavorabilità diminuiva all’aumentare della percentuale di CBA.

Perché? Sembra che la CBA abbia una grande “sete” d’acqua, forse per la sua struttura o per la presenza di quella β-TCP (una forma di Idrossiapatite) che tende a irrigidire l’impasto. Quindi, per ottenere la stessa lavorabilità del calcestruzzo normale, servirebbe forse un po’ più d’acqua o un additivo specifico. È interessante notare che altri studi avevano trovato risultati opposti, ma forse perché avevano aggiustato l’acqua o usato additivi, cosa che qui non è stata fatta per mantenere il confronto diretto.

Il Cuore della Questione: La Resistenza a Compressione

E la resistenza? Qui le cose si fanno davvero intriganti. Inizialmente, nei primi giorni (7, 14, 28 giorni), il calcestruzzo con CBA mostrava una resistenza inferiore a quello tradizionale. E più CBA c’era, più bassa era la resistenza. Questo potrebbe essere dovuto sempre a quella β-TCP, che non aiuta la resistenza iniziale.

Ma tenetevi forte: a 56 giorni di maturazione, è successa una cosa pazzesca! Il calcestruzzo con il 5% di CBA ha non solo recuperato terreno, ma ha addirittura superato tutti gli altri campioni, compreso quello di controllo! Ha raggiunto una resistenza di 25.9 MPa, ben l’11.2% in più rispetto al calcestruzzo tradizionale alla stessa età.

Questo è il segnale che stavamo aspettando! Significa che la CBA, anche se non classificata come pozzolana “ufficiale”, mostra un comportamento pozzolanico a lungo termine. In pratica, nel tempo, reagisce con i sottoprodotti dell’idratazione del cemento (la calce libera) formando nuovi composti leganti (silicato di calcio idrato aggiuntivo), che rendono il calcestruzzo più forte e compatto. Fantastico, no? Il 5% sembra essere la dose ottimale per ottenere questo beneficio a lungo termine.

Un Calcestruzzo Meno “Assetato”: L’Assorbimento d’Acqua

Un altro dato importantissimo è l’assorbimento d’acqua. Meno acqua assorbe il calcestruzzo, più è durevole e resistente agli agenti atmosferici e chimici. E anche qui, il campione con il 5% di CBA si è distinto: ha mostrato l’assorbimento d’acqua più basso di tutti a 28 giorni. Aumentando ulteriormente la percentuale di CBA (10% e 20%), l’assorbimento tornava a salire, forse per la natura idrofila della cenere in eccesso. Questo risultato conferma che il 5% di CBA non solo migliora la resistenza a lungo termine, ma potrebbe anche rendere il calcestruzzo più durevole. Mica male, eh?

Perché Tutto Questo è Importante? I Vantaggi della CBA

Insomma, cosa ci portiamo a casa da questa ricerca? L’uso della cenere di ossa di mucca come sostituto parziale del cemento (specialmente al 5%) sembra offrire un pacchetto di vantaggi niente male:

• Sostenibilità Ambientale: Riduciamo la quantità di cemento necessaria, diminuendo così le emissioni di CO2.
• Gestione dei Rifiuti: Trasformiamo un rifiuto problematico (le ossa) in una risorsa preziosa, alleggerendo il carico sulle discariche.
• Economia Circolare: Diamo valore a uno scarto, creando potenzialmente anche una fonte di reddito per chi lavora negli allevamenti o nei macelli (“da rifiuto a ricchezza”).
• Prestazioni Migliorate: Otteniamo un calcestruzzo con una resistenza a compressione potenzialmente superiore a lungo termine e una maggiore durabilità (minore assorbimento d’acqua) con la giusta percentuale di sostituzione (5%).
• Potenziale Anti-Corrosione: Alcuni studi suggeriscono che la CBA possa addirittura aiutare a proteggere le armature metalliche dalla corrosione all’interno del calcestruzzo.

Certo, ci sono delle sfide, come l’energia necessaria per calcinare le ossa (anche se si dice sia inferiore a quella per produrre cemento e riducibile pre-macinando le ossa) e la gestione sicura del processo per evitare rischi sanitari. Ma i potenziali benefici sembrano davvero superare gli ostacoli.

In Conclusione: Un Futuro più “Osseo” per l’Edilizia?

Questa ricerca ci apre una porta affascinante su come materiali apparentemente umili e di scarto possano giocare un ruolo chiave nella costruzione di un futuro più sostenibile. La cenere di ossa di mucca, usata con criterio (quel 5% sembra magico!), ha dimostrato di poter non solo sostituire parte del cemento, ma addirittura di migliorare alcune proprietà fondamentali del calcestruzzo nel tempo.

È la prova che l’innovazione può arrivare dai posti più impensati. Chissà, forse le strutture del futuro avranno un piccolo, ma significativo, segreto “osseo” al loro interno!

Fonte: Springer