I materiali da costruzione a emissioni negative di carbonio potrebbero sostituire il calcestruzzo

Il costo ambientale del calcestruzzo tradizionale

Esaminando il settore edile odierno, è evidente che il calcestruzzo è uno dei materiali più utilizzati. La maggior parte delle nuove costruzioni si affida al calcestruzzo per la sua convenienza, reperibilità e flessibilità.

Statistiche del mercato del calcestruzzo

Il mercato globale del calcestruzzo è attualmente valutato a 402.87 miliardi di dollari, con il mercato del cemento statunitense che supera $ 15.22B Solo nel 2025. Questa domanda proveniva da diverse fonti, tra cui progetti infrastrutturali governativi come strade e autostrade, che rappresentavano l'11% della domanda.

I data center sono stati un altro motivo della recente espansione del mercato del calcestruzzo. Secondo rapporti, nel 2025 i data center hanno prodotto 247,000 tonnellate di calcestruzzo e gli analisti prevedono una crescita ancora maggiore in questo settore nel 2026.

L'edilizia moderna è uno spreco

Sono emersi diversi problemi in merito alla crescente domanda di materiali da costruzione in calcestruzzo. Innanzitutto, il processo è molto dannoso per l'ambiente. Secondo alcuni rapporti, la costruzione in calcestruzzo è responsabile dell'8% delle emissioni globali di CO2. Purtroppo, l'attuale metodo di fabbricazione è ad alta intensità energetica, richiedendo la cottura del calcestruzzo ad alte temperature durante il suo processo di stagionatura, che dura settimane.

Tecnologie di costruzione sostenibili

Consapevoli della necessità di trovare un equilibrio e raggiungere la sostenibilità, gli ingegneri hanno dedicato innumerevoli ore a cercare di escogitare modi per creare tecnologie di costruzione sostenibili. Queste strategie coprono un'ampia gamma di approcci, dall'utilizzo di biomateriali a progetti rivoluzionari che richiedono meno materiali per essere completati.

Fonte - WPI

Uno dei metodi più interessanti con cui gli ingegneri hanno cercato di ridurre gli effetti della fabbricazione del calcestruzzo è l'uso di impalcature a base di idrogel. Questo tipo di calcestruzzo resiste all'erosione dell'acqua e non si disperde in acqua a livelli pericolosi.

Problemi con le tecnologie di costruzione sostenibile oggi

Negli ultimi dieci anni, la ricerca ha compiuto progressi nella riduzione dell'impatto ambientale della fabbricazione del calcestruzzo. Tuttavia, fino ad oggi, la maggior parte degli approcci ha richiesto metodi di fabbricazione complessi e non scalabili, o quantomeno un rivestimento o uno strato protettivo aggiuntivo. Questa mancanza di risultati ha portato molti ricercatori a pensare che fosse quasi impossibile creare materiali da costruzione a emissioni negative di carbonio con metodi a basso consumo energetico.

Risultati dello studio WPI: materiali enzimatici vs. calcestruzzo

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Fortunatamente, i ricercatori del WPI non hanno ricevuto il promemoria. Il “Materiali strutturali enzimatici durevoli e ad alta resistenza al carbonio negativo tramite una tecnica di sospensione capillare ¹” Uno studio pubblicato sulla rivista scientifica Matter spiega come il team è riuscito a creare materiali da costruzione che assorbono il carbonio utilizzando formazioni composite di mineralizzazione catalizzate da enzimi.

Mineralizzazione catalizzata da enzimi

Nello specifico, il team ha creato una miscela enzimatica appositamente studiata, abbinata a una strategia di sospensione capillare, che ha permesso di catturare i minerali di calcio precipitati all'interno di una matrice di carbonio. Una volta intrecciate nella matrice, le particelle si legano naturalmente tra loro.

Materiale strutturale enzimatico (ESM)

Questo approccio elimina la necessità di metodi di polimerizzazione artificiale, come la cottura in forni a calore intenso. Crea inoltre un materiale modellabile che offre una resistenza strutturale pari a quella delle alternative al calcestruzzo. Al centro di questa tecnologia c'è l'uso di strategie di polimerizzazione termica per creare naturalmente compositi ternari a ponte di CaCO3 con porosità e proprietà meccaniche regolabili.

Cattura della CO2

Oltre ad essere più facile da fabbricare e meno dannoso per l'ambiente, l'ESM ha un altro grande vantaggio: funziona come un vero e proprio pozzo di carbonio. I pozzi di carbonio intrappolano la CO2, rimuovendola dall'atmosfera e immagazzinandola.

Fonte - Cella

È sorprendente che l'ESM contenga enzimi che solidificano la CO2 e la convertono in materiale più solido. Questa struttura di cattura del carbonio gli conferisce un importante vantaggio in termini di impatto ambientale. Il suo design a emissioni negative di carbonio e la sua capacità di assorbimento rendono questo materiale direttamente in linea con le linee guida ambientali delle Nazioni Unite per un futuro sostenibile.

Test sui materiali da costruzione con dissipatore di carbonio

Nima Rahbar e il suo team hanno testato il nuovo materiale per verificarne resistenza, durevolezza, idroresistenza e capacità di cattura del carbonio. Hanno inoltre testato la resistenza del materiale dopo averlo modellato in diverse forme e utilizzando vari processi, consentendo al team di perfezionare il loro approccio.

Risultati dei test di studio sui materiali da costruzione con pozzi di carbonio

I risultati dello studio sono stati positivi. In modo sorprendente, l'ESM ha superato il calcestruzzo in termini di resistenza all'acqua. Inoltre, i report hanno dimostrato che il materiale, grazie alla microstruttura a idrocarburo, supera il calcestruzzo tradizionale in termini di resistenza strutturale.

Nello specifico, il materiale ha registrato una resistenza media alla compressione di 25.8 MPa. Questo punteggio colloca questi materiali al di sopra delle attuali capacità di altre alternative di edilizia sostenibile, tra cui i materiali da costruzione viventi (LBM) e i materiali viventi ingegnerizzati (ELM).

Gli ingegneri hanno anche notato che il metodo di produzione era molto più ecologico rispetto al calcestruzzo tradizionale. La produzione di un metro cubo di ESM produceva solo 6 kg di CO2, rispetto ai 330 kg necessari per produrre una quantità simile di calcestruzzo tradizionale.

Vantaggi dei materiali strutturali enzimatici (ESM)

L'elenco dei vantaggi che l'ESM offre al mercato è lungo. Innanzitutto, offre un'alternativa paragonabile al calcestruzzo tradizionale, che, grazie al suo ampio utilizzo, dispone già di un'ampia infrastruttura e di professionisti che ora possono utilizzare l'ESM senza apportare modifiche sostanziali.

L'ESM offre maggiore resistenza grazie al processo di legatura e stagionatura delle particelle utilizzato in questo progetto. Inoltre, indurisce molto più rapidamente del calcestruzzo. Le soluzioni tradizionali richiedono almeno 28 giorni per una corretta stagionatura. Al contrario, l'ESM indurisce in poche ore, consentendo una rapida realizzabilità e riparabilità.

Costo-efficace

Ci sono anche ragioni finanziarie per cui l'ESM è considerato una pietra miliare nel settore. Innanzitutto, riduce la necessità di manodopera durante il processo di fabbricazione. Inoltre, la sua riparabilità si traduce in minori costi di manutenzione. Infine, l'estrema modellabilità di questo materiale riduce gli scarti di costruzione, riducendo i costi di costruzione e prolungando la durata dei progetti.

Scalabilità

Un altro grande vantaggio dell'ESM è la sua scalabilità e la sua produzione su scala industriale. Offre resistenza e modellabilità comparabili, con meno scarti. Tutti questi fattori si traducono in maggiori costi per i produttori di calcestruzzo e in una migliore qualità per chi utilizza questi materiali.

Environmentally Friendly

Considerando il quadro generale, l'ESM offre un'alternativa valida al calcestruzzo tradizionale. Un'alternativa ecosostenibile. Il suo design a pozzo di carbonio potrebbe contribuire a contrastare il cambiamento climatico e a ridurre l'impatto su città, strade e altro ancora.

Inoltre, il materiale è stato progettato fin dal primo giorno per essere riciclabile. L'obiettivo è creare un processo produttivo circolare. In caso di successo, l'ESM potrebbe essere fondamentale per contribuire a sostenere progetti di edilizia residenziale a prezzi accessibili, infrastrutture e manutenzione in futuro.

Cronologia commerciale del calcestruzzo a emissioni negative di carbonio

Le applicazioni future dell'ESM sono molteplici. Ad esempio, si potrebbe vedere il suo utilizzo in future infrastrutture e progetti edilizi su larga scala. L'integrazione di materiali che catturano il carbonio contribuirà a ridurre l'impatto della crescente espansione umana e della riduzione delle foreste.

In particolare, le strade sono una delle principali cause di emissioni di CO2. Dai metodi di fabbricazione dell'asfalto e del calcestruzzo alla loro posa, fino alle auto che le percorrono, ogni passaggio produce più CO2. L'utilizzo di ESM creerebbe strade che aiutano a intrappolare la CO2 dei veicoli, riducendone le emissioni.

Cronologia della commercializzazione e prospettive di adozione

L'ESM potrebbe essere utilizzato entro i prossimi 5 anni. Saranno necessari ulteriori test prima che questo materiale venga accettato nei grandi progetti infrastrutturali. Tuttavia, è in linea con la Carta delle Nazioni Unite sulle emissioni nette di carbonio zero e offre una fabbricazione più economica, oltre a un minore impatto ambientale. Pertanto, questa tecnologia probabilmente vedrà una domanda massiccia.

Ricercatori di materiali da costruzione con capacità di assorbimento del carbonio

Lo studio sulla costruzione di pozzi di carbonio è stato condotto da scienziati del Worcester Polytechnic Institute (WPI). Nello specifico, Nima Rahbar, professoressa presso la Ralph H. White Family e direttrice del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettonica, è indicata come responsabile della ricerca. L'articolo menziona anche Shuai Wang, Pardis Pourhaji, Dalton Vassallo, Sara Heidarnezhad e Suzanne Scarlata come membri contribuenti.

Materiali da costruzione per il futuro con capacità di assorbimento del carbonio

Il team si concentrerà ora sulla ricerca di partner industriali affidabili che contribuiscano a espandere il processo di fabbricazione degli ESM. Questa fase richiederà di approfondire ulteriormente le modalità di miglioramento delle proprietà meccaniche, della durabilità e dell'efficienza degli ESM.

Esposizione del mercato pubblico all'edilizia sostenibile

Sono numerose le aziende che hanno investito milioni in ricerca per trovare alternative migliori alle attuali tecnologie edilizie, che generano sprechi. Queste aziende sono consapevoli che la sostenibilità è fondamentale per garantire la prosperità futura. Ecco un'azienda che promuove costantemente l'innovazione, pur rimanendo un nome autorevole nel settore.

CRH (CRH)

Sebbene soluzioni di laboratorio come l'ESM siano ancora agli albori, il gigante del settore CRH è l'operatore storico con maggiori probabilità di espanderle. In qualità di azienda leader nel settore dei materiali da costruzione in Nord America, CRH si è spinta decisamente oltre il calcestruzzo tradizionale attraverso il suo Venturing & Innovation Fund da 250 milioni di dollari.

In particolare, CRH ha stretto una partnership con Carbon Upcycling Technologies (CUT) per implementare la cattura del carbonio su scala commerciale. Nel luglio 2025, la filiale di CRH, Ash Grove, ha avviato la costruzione di un impianto unico nel suo genere a Mississauga, Ontario, progettato per catturare la CO2 direttamente dai forni per cemento e mineralizzarla in materiali da costruzione. Questo è in linea con i principi di assorbimento del carbonio dimostrati nello studio WPI.

Investendo nelle startup attraverso il suo acceleratore "Sustainable Building Materials", CRH funge da ponte tra le scoperte accademiche e la realtà industriale, trasformandosi in un'iniziativa "pick-and-shovel" per la decarbonizzazione delle infrastrutture.

In particolare, CRH ha iniziato a mostrare un movimento positivo nel 2026, balzando da $ 125.51 a $ 131.38 il 9 gennaio 2026. Attualmente, ha una media mobile a 50 giorni che mostra una posizione rialzista in linea con i suoi attuali guadagni annuali del 31%.

Ultime notizie e performance di CRH (CRH)

Materiali da costruzione con dissipatore di carbonio | Conclusione

È impressionante come il duro lavoro e la dedizione del team potrebbero dare vita a un cambiamento epocale nel mercato. Se anche solo l'1% delle costruzioni globali si orientasse verso materiali a emissioni negative di carbonio come l'ESM, ciò potrebbe far decollare il mercato, riducendo al contempo le emissioni di CO2 in futuro.

Considerando la maggiore sostenibilità, i costi ridotti e la modularità, è facile immaginare un futuro in cui i produttori preferiranno lavorare con l'ESM rispetto al calcestruzzo tradizionale. Tutti questi fattori, uniti a una stagionatura più economica e rapida, a una resistenza regolabile e alla riciclabilità, potrebbero contribuire a favorirne l'adozione in futuro.

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Referenze

^{1. Wang, S., Pourhaji, P., Vassallo, D., Heidarnezhad, S., Scarlata, S. e Rahbar, N. (2025). Materiali strutturali enzimatici carbonio-negativi durevoli e ad alta resistenza mediante una tecnica di sospensione capillare. Matter, 102564. https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102564}