Utilizzo dei rifiuti plastici elettronici come aggregato fine con e senza fumo di silice nel calcestruzzo: sperimentazione e valutazione del ciclo di vita

Trasformare i vecchi dispositivi elettronici in nuovi edifici

Ogni anno il mondo produce montagne di dispositivi elettronici—and con essi grandi quantità di involucri plastici scartati. La maggior parte di questa plastica elettronica finisce in discarica o viene bruciata, rilasciando sostanze tossiche e sprecando materiali preziosi. Questo studio esplora un’alternativa sorprendente: macinare la plastica di vecchie tastiere, stampanti e computer e utilizzarla per produrre calcestruzzo, riducendo sia la domanda di sabbia naturale nell’edilizia sia il carico ambientale dei rifiuti elettronici.

Perché plastica e calcestruzzo sembrano un abbinamento improbabile

Il calcestruzzo è la spina dorsale delle costruzioni moderne ed è uno dei materiali più usati al mondo. I suoi ingredienti principali sono cemento, acqua e aggregati come sabbia e ghiaia. L’estrazione su larga scala di questa sabbia erode i letti dei fiumi e altera gli ecosistemi. Allo stesso tempo, i rifiuti plastici elettronici si accumulano, soprattutto in Asia, dove solo una piccola parte viene riciclata correttamente. Gli autori hanno visto un’opportunità per affrontare entrambi i problemi contemporaneamente sostituendo parte della sabbia naturale nel calcestruzzo con plastica finemente frantumata proveniente da e‑waste, testando anche se un sottoprodotto industriale molto fine, il fumo di silice, potesse migliorare l’integrazione della plastica nell’impasto.

Come sono stati progettati e testati i nuovi impasti

I ricercatori hanno raccolto involucri plastici costituiti principalmente da un comune materiale di ingegneria, l’ABS, provenienti da apparecchiature elettroniche scartate. Hanno pulito, frantumato e setacciato la plastica in particelle di dimensione sabbiosa, quindi l’hanno usata per sostituire il 5%, 10%, 15% e 20% della sabbia naturale in una ricetta standard di calcestruzzo. In un altro gruppo di miscele hanno inoltre sostituito il 10% del cemento con fumo di silice—una polvere così fine da poter riempire minuscoli spazi nel calcestruzzo. Sono stati prodotti dieci diversi calcestruzzi, stagionati fino a 56 giorni, e sottoposti a una batteria completa di prove: resistenza a compressione, flessione e trazione; controlli non distruttivi con ultrasuoni e martinetti a rimbalzo; e misure di durabilità come la permeabilità all’acqua e agli ioni cloruro. L’osservazione microscopica ha rivelato quanto bene i pezzi di plastica si legassero alla pasta cementizia circostante.

Cosa succede a resistenza e durabilità

Il calcestruzzo realizzato sostituendo solo la sabbia con plastica è diventato più debole e più poroso all’aumentare del contenuto plastico. La superficie liscia e idrorepellente della plastica generava piccoli vuoti di contatto con il cemento, causando legami più deboli, maggiori vuoti interni e percorsi favorevoli all’ingresso di acqua e sali. Con il 20% di plastica la resistenza e la rigidezza sono calate in modo evidente, e il materiale ha assorbito più acqua e lasciato passare più ioni cloruro—segnali di rischio per la durabilità a lungo termine. Tuttavia, con l’aggiunta del fumo di silice il quadro è mutato. La polvere finissima ha reagito con i sottoprodotti dell’idratazione del cemento e ha riempito gli spazi attorno alle particelle di plastica, creando una microstruttura più densa e compatta. Alcune miscele contenenti sia plastica che fumo di silice hanno addirittura superato il calcestruzzo convenzionale. Una miscela con 5–10% di plastica e 10% di fumo di silice ha raggiunto resistenze a compressione, trazione e flessione superiori all’impasto convenzionale dopo 56 giorni.

Il beneficio ambientale di ripensare la ricetta

Per capire se questi calcestruzzi più verdi aiutino davvero il pianeta, il team ha condotto una valutazione del ciclo di vita—una sorta di bilancio ambientale—per ogni miscela, concentrandosi sulla fase di produzione in un impianto di prefabbricazione. Sostituire il 20% della sabbia naturale con rifiuti plastici elettronici ha ridotto il carico ambientale complessivo di circa il 5% e ha ridotto l’impatto sul riscaldamento globale di circa l’1,4%, equivalente a un risparmio di circa 4–5 chilogrammi di anidride carbonica per ogni metro cubo di calcestruzzo prodotto. Quando il fumo di silice è stato incluso come parziale sostituto del cemento, alcuni impatti totali sono lievemente aumentati perché la produzione del fumo di silice è essa stessa energivora. Tuttavia, l’impronta carbonica per unità di resistenza è migliorata in modo marcato: le miscele che combinavano il 10% di fumo di silice con il 15–20% di plastica hanno fornito il calcestruzzo più efficiente dal punto di vista climatico nello studio, offrendo maggiore resistenza a fronte di un danno climatico inferiore.

Cosa implica per gli edifici del futuro

Per il pubblico, la conclusione è semplice: con una progettazione attenta, i vecchi dispositivi elettronici possono contribuire a costruire infrastrutture nuove e più sostenibili. Usare quantità moderate di rifiuti plastici elettronici al posto della sabbia, bilanciandoli con il fumo di silice, può produrre calcestruzzo resistente, durevole e più gentile con il clima. La miscela che ha dato le migliori prestazioni in questo studio conteneva il 10% di rifiuti plastici elettronici e il 10% di fumo di silice, raggiungendo prestazioni pari o superiori al calcestruzzo convenzionale, riducendo la pressione sulle risorse di sabbia e tagliando le emissioni. Pur richiedendo ulteriori studi per dimostrare la sicurezza a lungo termine e per aggiornare le norme edilizie, questa ricerca indica una strada in cui parte del calcestruzzo di pareti, drenaggi o strutture costiere potrebbe provenire dai dispositivi scartati di ieri anziché dalla sabbia appena estratta.

Citazione: Omran, S., Sisupalan, S., Alyaseen, A. et al. Utilization of electronic plastic waste as fine aggregate with and without silica fume in concrete: experimentation and life cycle assessment. Sci Rep 16, 5723 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35491-9

Parole chiave: calcestruzzo da rifiuti elettronici, aggregati plastici riciclati, fumo di silice, costruzione sostenibile, valutazione del ciclo di vita