Additivo di produzione
Polimero di argilla e canapa stampato in 3D ad asciugatura rapida per sostituire il cemento
Securities.io mantiene rigorosi standard editoriali e potrebbe ricevere compensi per i link recensiti. Non siamo consulenti finanziari registrati e questo non costituisce consulenza finanziaria. Si prega di consultare il nostro divulgazione di affiliati.
Limiti ambientali del calcestruzzo: uso di sabbia ed emissioni di CO₂
Negli ultimi decenni, il calcestruzzo è diventato il materiale principale nell'edilizia, soprattutto negli ambienti urbani densamente popolati. Ha progressivamente sostituito mattoni, pietra e legno, grazie al suo basso costo, alla facilità d'uso e alla scalabilità.
Ma non è esente da problemi.
In primo luogo, è ben lungi dall'essere un prodotto sostenibile in termini di consumo di risorse. Utilizza enormi quantità di sabbia, al punto che alcuni rapporti suggeriscono il mondo sta “finendo la sabbia”.
Fonte: Visual capitalista
Anche la produzione di cemento è un'attività ad alto consumo energetico. È alimentata quasi esclusivamente da combustibili fossili, il che si traduce in nella produzione di cemento responsabile dell'8% delle emissioni di CO₂ nel mondo.
Ciò è paragonabile alle emissioni di automobili e furgoni, che sono responsabili del 10% delle emissioni globaliDi conseguenza, rendere il calcestruzzo più sostenibile avrebbe lo stesso impatto di convertire tutte le auto del mondo in veicoli elettrici e alimentarle esclusivamente con energia verde.
Come la stampa 3D in argilla e canapa crea un'alternativa al calcestruzzo a basse emissioni di carbonio
Parallelamente alla ricerca di alternative più ecologiche al calcestruzzo tradizionale, è nata l'idea di utilizzare i principi della stampa 3D per costruire case.
Invece di metodi laboriosi come la posa dei mattoni, una macchina automatizzata per la stampa 3D può assemblare rapidamente i muri.
Tuttavia, la stampa delle pareti non elimina il lungo tempo di stagionatura richiesto per il calcestruzzo: prima che la struttura raggiunga la piena resistenza, occorre attendere ancora 28 giorni.
I ricercatori dell'Oregon State University hanno ora sviluppato un sostituto del calcestruzzo che produce un'intensità di carbonio significativamente inferiore, pur rimanendo compatibile con la tecnologia di stampa 3D.
Hanno pubblicato i loro risultati in Advanced Composites and Hybrid Materials1 sotto il titolo "Stampa 3D di infrastrutture sostenibili utilizzando calcestruzzo argilloso a presa rapida con additivi di origine biologica. "
Scorri per scorrere →
| Proprietà | Calcestruzzo di cemento tradizionale | Calcestruzzo polimerico di argilla e canapa (OSU) | Cemento elettrolizzatore a basso tenore di carbonio (Sublime) |
|---|---|---|---|
| Legante | Cemento Portland, clinker cotto in forno | Legante polimerico a base di acrilammide mediante RICFP | Cemento a base di elettrolizzatore prodotto a temperatura ambiente |
| Contenuto di origine biologica/in situ | Basso; principalmente aggregati estratti da cave | ≈75% di argilla, sabbia, fibre di canapa, biochar in peso | Dipende dalle fonti locali di calcio (sottoprodotti industriali, rocce) |
| Forza immediatamente dopo il posizionamento | Effettivamente 0 MPa; richiede casseforme | ≈3 MPa subito dopo la stampa 3D | Il profilo di resistenza iniziale è ancora in fase di ridimensionamento e test |
| Giorni per raggiungere una resistenza strutturale di 17–24 MPa | In genere fino a 28 giorni | ≈3 giorni per superare 17 MPa | Mirato a risultati simili o migliori, varia a seconda del mix e della pianta |
| Tempo di stagionatura completo | ≈28 giorni | ≈8–14 giorni (oltre 40 MPa) | Specifico per impianto; progettato per evitare il processo in forno |
| Impronta di CO₂ rispetto al normale cemento Portland | Elevato (forni ed emissioni di processo) | Più basso, grazie agli aggregati di origine biologica e all'assenza di forno per cemento | Progettato per essere sostanzialmente più basso evitando la calcinazione del calcare |
| Capacità di stampa 3D | Richiede supporti, stagionatura più lenta, sporgenze limitate | Può stampare sporgenze e spazi vuoti indipendenti senza supporti | Fase iniziale; focus sulla produzione in lotti di cemento a basse emissioni di carbonio |
All'interno del polimero argilla-canapa: RICFP e aggregati di origine biologica
Il cemento è solitamente composto da calcio, silicio, alluminio e ferro, che vengono poi riscaldati in un forno e macinati fino a ottenere una polvere fine.
I ricercatori hanno invece sviluppato un materiale da costruzione a base di argilla, stampabile in 3D, utilizzando un metodo noto come polimerizzazione frontale cationica indotta da radicali (RICFP).
Si basa su tre componenti chimici chiave:
- Monomero che polimerizza in presenza di un radicale libero.
- Un agente reticolante che unisce insieme i filamenti polimerici.
- Un iniziatore che, ad alta temperatura, rilascia i radicali liberi necessari per avviare la polimerizzazione.
I ricercatori hanno raggiunto questo obiettivo combinando il legante RICFP con aggregati di argilla, sabbia, biochar e fibre di canapa per migliorarne la resistenza alla compressione, l'isolamento e la sostenibilità. A questo è stato aggiunto un legante composto da monomero di acrilammide (ACR), agente reticolante di metilenbisacrilammide (MBA) e persolfato di ammonio (APS).
In totale, è stato possibile utilizzare il 70-80% di materiali di origine biologica in termini di peso.
Resistenza superiore e stagionatura più rapida rispetto al calcestruzzo tradizionale
Il principale miglioramento offerto da questo materiale rispetto al calcestruzzo è la maggiore resistenza, soprattutto subito dopo la stampa 3D.
Grazie alla sua resistenza strutturale di 3 megapascal (MPa), consente la costruzione di pareti multistrato e sporgenze autoportanti come i tetti.
Questa resistenza aumenta nel tempo, creando un edificio finale molto solido.
"Supera i 17 megapascal, la resistenza richiesta al calcestruzzo strutturale residenziale, in soli tre giorni, rispetto ai 28 giorni necessari per il calcestruzzo tradizionale a base di cemento."
Devin Roach – Professore associato di Ingegneria meccanica, OSU College of Engineering
Un altro vantaggio è il tempo di indurimento: il materiale raggiunge la resistenza di 17 MPa richiesta per il calcestruzzo strutturale residenziale in soli tre giorni. La completa indurimento avviene in meno di due settimane, rispetto ai circa 28 giorni del calcestruzzo cementizio tradizionale.
I ricercatori hanno anche testato diversi metodi di stampa 3D, dimostrando che la maggiore resistenza e la rapida polimerizzazione consentono di stampare la nuova miscela senza una struttura sottostante.
Questo nuovo metodo potrebbe essere utilizzato anche per stampare porte e finestre di forma normale, caratteristiche che solitamente richiedono materiali extra o metodi speciali con la stampa 3D del calcestruzzo.
"La capacità del materiale di stampare strutture autoportanti senza l'uso di supporti, comprese varie e uniche capacità di stampa con calcestruzzo a polimerizzazione frontale."
Cosa potrebbe significare la stampa 3D in argilla e canapa per gli edifici del futuro
Sebbene inizialmente le case e i materiali da costruzione stampati in 3D utilizzassero il calcestruzzo, è probabile che questo nuovo metodo di costruzione trarrà vantaggio da nuovi materiali.
Per ora, poiché è ancora in fase sperimentale, il materiale a base di argilla, canapa e biochar è più costoso del cemento.
Ma un ulteriore perfezionamento e una riduzione dei costi di costruzione, grazie all'efficienza della stampa 3D, dovrebbero alla fine portarlo alla pari con i materiali tradizionali.
Inoltre, l'elevato impatto ambientale potrebbe rivelarsi un fattore decisivo se le tasse sul carbonio dovessero incidere pesantemente sui costi del cemento.
Investire nella produzione di cemento
Conclusioni per gli investitori: stampa 3D in argilla e canapa e CRH
Il calcestruzzo polimerico a base di argilla e canapa è ancora in fase di laboratorio e pilota, ma si colloca al centro di tre potenti forze: la decarbonizzazione dell'edilizia, la stampa 3D automatizzata e i materiali a rapida polimerizzazione che comprimono i tempi di progetto. Il mix dell'Oregon State University mostra come gli aggregati di origine biologica e la chimica dei polimeri possano fornire resistenza strutturale in pochi giorni anziché settimane, con un'impronta di CO₂ molto inferiore rispetto al cemento tradizionale. Per gli investitori del mercato pubblico, CRH rappresenta uno dei modi più chiari per acquisire visibilità in questa transizione. L'azienda è il più grande riciclatore del Nord America, ha già iniziato a ridurre le emissioni di cemento con combustibili alternativi e sta investendo capitali in innovativi cementi a basse emissioni di carbonio come Sublime Systems, tecnologie di cattura del carbonio e ottimizzazione delle miscele basata sull'intelligenza artificiale. Se il cemento basato su elettrolizzatori e le miscele avanzate stampate in 3D raggiungeranno una scala commerciale, gli operatori storici con distribuzione globale, capitali e relazioni normative, come CRH, saranno nella posizione migliore per gestire la transizione anziché subirne gli effetti.
CRH: leader nel cemento sostenibile e nella strategia di decarbonizzazione
(CRH )
In qualità di leader mondiale nella produzione di cemento, CRH contribuirà in modo determinante a trasformare l'edilizia in cemento in un settore più sostenibile. Si colloca al primo posto per volume totale di materiali da costruzione forniti sia sul mercato statunitense che su quello europeo.
L'azienda è attiva in 28 paesi e 3,390 sedi, impiega 78,500 dipendenti e CRH Americas realizzerà il 65% delle sue vendite globali nel 2023.
CRH prevede che una robusta spesa da parte dei governi occidentali in infrastrutture contribuirà alla crescita del suo business. Anche le tendenze alla reindustrializzazione e alla delocalizzazione della produzione high-tech dovrebbero contribuire.
Fonte: CRH
CRH ha compiuto notevoli progressi in termini di sostenibilità con una serie di iniziative:
- È il più grande riciclatore del Nord America, con 43.9 milioni di tonnellate di rifiuti e sottoprodotti provenienti da altre industrie riciclate nel 2023.
- Nel 2023 ha ridotto le emissioni di CO₂ dell'8%, grazie all'utilizzo del 36% di combustibili alternativi nei suoi cementifici.
- L'obiettivo è ridurre le emissioni del 30% entro il 2030 (rispetto alle emissioni del 2021).
Di per sé è lodevole, ma può essere considerato troppo poco e troppo tardivo, considerando le emissioni di carbonio dell'industria del calcestruzzo.
Fortunatamente, CRH è anche un motore di cambiamenti più radicali nel settore. In particolare, ha investito 75 milioni di dollari nella società di cemento a basse emissioni di carbonio Sublime, insieme al gigante europeo del calcestruzzo Holcim.
Sistemi sublimi è stata creata dal MIT nel 2020 per utilizzare un elettrolizzatore per produrre cemento a temperatura ambiente, sostituendo i forni ad alta intensità energetica e di combustibili fossili. Consente inoltre l'utilizzo di fonti di calcio come materiale di input, evitando il rilascio di CO₂ dall'input di calcare.
Si prevede che il primo stabilimento commerciale di Sublime a Holyoke aprirà già nel 2026. Se avrà successo, potrebbe rappresentare una vera svolta per l'industria del cemento e aprire la strada al calcestruzzo a basse emissioni su larga scala.
CRH ha investito anche in altre startup di decarbonizzazione e sostenibilità:
- 23.7 milioni di euro Tecnologie del pianeta fresco, sviluppando soluzioni di cattura del carbonio per settori industriali tradizionalmente difficili da decarbonizzare.
- 34.7 milioni di dollari da parte di CRH e altri investitori in Tecnologie di riciclaggio del carbonio, utilizzando una soluzione di mineralizzazione completamente elettrica per immagazzinare in modo permanente la CO₂ nei sottoprodotti industriali e nei minerali, come cemento, plastica, prodotti di consumo, fertilizzanti e prodotti farmaceutici.
- AICrete, una piattaforma "recipe-as-a-service" che collabora con i produttori locali di calcestruzzo, ottimizzando i materiali locali e riducendo al minimo la quantità di cemento utilizzata tramite analisi basate sull'intelligenza artificiale, riducendo sia l'impronta di CO₂ sia i costi di produzione del calcestruzzo.
- Il finanziamento di serie B di FIDO AI riguarda una startup che utilizza l'intelligenza artificiale per ridurre il consumo di acqua e aumentare il risparmio idrico.
Infine, CRH sta investendo anche in Stampa 3D del calcestruzzo (3DCP) attraverso la sua controllata Amerimix.
Nel complesso, CRH è un leader redditizio nel settore del calcestruzzo e delle costruzioni e si sta preparando attivamente alla decarbonizzazione del settore, sia direttamente nelle strutture esistenti sia come fornitore primario di capitali per startup innovative che creano la prossima generazione di tecnologie di produzione di cemento e calcestruzzo, tra cui la decarbonizzazione e la stampa 3D.
Ultime notizie e sviluppi sulle azioni CRH (CRH)
Studio referenziato
1. Nicolas A. Gonsalves et al. Stampa 3D di infrastrutture sostenibili utilizzando calcestruzzo argilloso a presa rapida con additivi di origine biologica. Materiali compositi avanzati e ibridi. Volume 8. 01 ottobre 2025. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
