Composito sostenibile in calcestruzzo polimerico leggero mediante sostituzione parziale degli aggregati con rifiuti plastici ABS e aerogel

Trasformare i rifiuti in edifici più forti e più leggeri

Il calcestruzzo è ovunque — nelle nostre case, nei ponti e nelle strade — ma ha costi nascosti: è pesante e richiede grandi quantità di sabbia e pietrisco mentre i rifiuti plastici si accumulano in discarica. Questo studio esplora se una plastica comune proveniente da vecchi dispositivi elettronici, insieme a un materiale ultraleggero chiamato aerogel, possa essere incorporata nel calcestruzzo ordinario per renderlo più leggero, più durevole e più ecologico, senza sacrificare la resistenza.

Perché miscelare plastica e polveri ariose nel calcestruzzo?

Il calcestruzzo tradizionale si basa su pietrisco e sabbia frantumati come suo scheletro. I ricercatori si sono posti una domanda semplice: cosa succederebbe se parte di quegli aggregati rocciosi e granuli di sabbia venissero sostituiti con plastica di scarto e aerogel estremamente leggero? Si sono concentrati sull’ABS, ampiamente presente in elettronica e componenti automobilistici dismessi, e sull’aerogel di silice, un materiale simile a una spugna composto per la maggior parte da aria. L’obiettivo era ridurre l’uso di aggregati naturali e trasformare plastica difficile da riciclare in un ingrediente utile, contemporaneamente diminuendo il peso del calcestruzzo e migliorandone la resistenza all’acqua e ai sali che possono danneggiare l’armatura metallica all’interno delle strutture.

Progettare una famiglia di miscele di calcestruzzo green

Per verificare l’idea, il team ha creato dieci diverse formulazioni di calcestruzzo strutturale comune, mantenendo costanti cemento e acqua in modo che cambiassero solo gli aggregati. In alcune miscele fino al 15% del pietrisco è stato sostituito con pezzi di plastica ABS; in altre fino al 15% della sabbia è stato sostituito con granuli di aerogel, e diverse miscele utilizzavano entrambe le componenti in proporzioni variabili. Hanno valutato la lavorabilità di ogni miscela con prove di afflosciamento (slump) per un’ora e mezza, quindi hanno gettato cubi, travi e cilindri per misurare la resistenza a compressione, flessione e spacco del calcestruzzo indurito. Infine hanno misurato l’assorbimento d’acqua e la permeabilità ai cloruri, indicatore cruciale della durabilità a lungo termine in presenza di sali da disgelo o in ambienti costieri.

Il punto ottimale: più resistente, più facile da gettare e più durevole

Una combinazione è emersa con chiarezza: una miscela con il 10% del pietrisco sostituito da plastica ABS e il 5% della sabbia sostituito da aerogel. Questa miscela non solo ha mantenuto un’ottima lavorabilità su 90 minuti, ma è risultata leggermente più resistente del calcestruzzo normale a compressione, flessione e spacco nei test condotti tra 7 e 90 giorni. I pezzi di plastica hanno contribuito perché non assorbono acqua e migliorano il comportamento delle fessure, mentre l’aerogel ha agito come un piccolo riempitivo che uniformava la struttura interna e riduceva vuoti indesiderati. Di conseguenza questa miscela ha assorbito meno acqua e ha lasciato passare meno ioni cloruro, avvicinandosi alla categoria di permeabilità “bassa” prevista dalle norme edilizie. Ha inoltre avuto un peso inferiore di circa 4–5% rispetto al calcestruzzo convenzionale, riducendo il carico permanente su fondazioni ed elementi portanti.

Quando il più verde diventa troppo

Lo studio ha anche mostrato i limiti di questo approccio. Quando le quantità di aerogel o ABS sono state aumentate oltre circa il 10% di aerogel o il 15% di plastica, il calcestruzzo è diventato visibilmente più debole e più poroso. La natura ultraleggera dell’aerogel e le superfici lisce della plastica hanno generato troppi piccoli spazi interni, consentendo un maggiore ingresso d’acqua e una più elevata migrazione di ioni cloruro. Queste miscele ad alta sostituzione sono scese in fasce di resistenza inferiori e si sono avvicinate a una permeabilità “alta”, rendendole meno adatte a proteggere l’armatura in strutture reali nonostante il vantaggio del minore peso.

Cosa significa per gli edifici del futuro

Per un lettore non specialista, la conclusione è semplice: dosando con cura plastica di scarto e aerogel, il calcestruzzo può diventare più ecologico e più performante. La miscela più promettente di questo studio è sufficientemente resistente per usi strutturali standard, pesa meno, assorbe meno acqua e rallenta l’ingresso dei sali che provocano la corrosione dell’acciaio — il tutto riutilizzando plastica che altrimenti potrebbe essere incenerita o sepolta. Gli autori suggeriscono che questa ricetta sia pronta per prove in cantieri reali e possa essere ulteriormente ottimizzata per applicazioni ad alta resistenza o specializzate, offrendo una strada promettente verso edifici e infrastrutture più leggeri e sostenibili.

Citazione: Devi, K., Singh, G. & Jindal, B.B. Sustainable lightweight polymer concrete composite through partial replacement of aggregates with ABS plastic waste and aerogel. Sci Rep 16, 11212 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40737-7

Parole chiave: calcestruzzo leggero, riutilizzo rifiuti plastici, aerogel di silice, costruzione sostenibile, materiali durevoli