Valorizzazione della polvere di calcestruzzo da rifiuto come sostituto sostenibile delle farine di calcare nel calcestruzzo convenzionale: uno studio di caso dal Portogallo

Trasformare i rifiuti di calcestruzzo in una risorsa utile

Il calcestruzzo è la spina dorsale delle città moderne, ma ha un forte impatto ambientale. La produzione di cemento, ingrediente fondamentale del calcestruzzo, rilascia grandi quantità di anidride carbonica, mentre enormi volumi di calcestruzzo usato e di provini di prova finiscono come rifiuto. Questo studio esplora se la polvere fine ottenuta dalla frantumazione di campioni di prova di calcestruzzo, normalmente scartati dopo i controlli di qualità, possa sostituire in modo sicuro parte del cemento attualmente rimpiazzato da farine di calcare macinate finemente. Se fattibile, gli stessi impianti di calcestruzzo che producono questo scarto potrebbero trasformarlo in un ingrediente utile, riducendo sia le emissioni che il conferimento in discarica.

Dai provini rotti alla polvere fine

In un impianto di calcestruzzo preconfezionato in Portogallo, ogni anno vengono gettati e frantumati migliaia di provini a cubo per verificare la resistenza, generando circa 200 tonnellate di calcestruzzo di scarto per impianto. Invece di considerarlo rifiuto, lo studio ha ulteriormente frantumato i pezzi rotti in un tamburo macinatore e li ha setacciati fino a ottenere una polvere fine. Questa polvere proveniente da provini di calcestruzzo è stata poi usata per sostituire parte del cemento in piccoli prismi di malta e in miscele di calcestruzzo complete, a livelli compresi tra il 10 e il 30 percento nelle malte e tra il 10 e il 20 percento nel calcestruzzo. Per confronto, gli stessi livelli di sostituzione sono stati testati anche usando le più note farine di calcare attualmente impiegate da molti produttori.

Come si sono comportate le nuove miscele in laboratorio

Gli ingegneri hanno prima verificato l’evoluzione della resistenza di queste miscele nel tempo. Quando fino al 10 percento del cemento è stato sostituito con polvere di calcestruzzo di scarto, le malte e i calcestruzzi ottenuti hanno raggiunto resistenze a compressione vicine a quelle della miscela standard e a quelle delle miscele a base di calcare. Oltre tale livello, però, la resistenza è diminuita in modo evidente, specialmente con sostituzioni del 20 e del 30 percento, perché semplicemente c’era meno cemento attivo disponibile per legare il materiale. Le miscele con calcare sono rimaste leggermente più resistenti rispetto a quelle con polvere di calcestruzzo, in gran parte perché le particelle di calcare erano più fini e si compattavano meglio, ma al 10 percento la differenza era ridotta.

Acqua, sali e la storia interna

Lo studio ha indagato anche quanto fosse facile per acqua e sali muoversi attraverso il calcestruzzo, poiché questi fenomeni influenzano fortemente la durabilità. A un livello moderato di sostituzione pari al 10 percento, sia le farine di calcare sia la polvere di calcestruzzo hanno effettivamente ridotto la velocità con cui l’acqua veniva assorbita in superficie, suggerendo che le particelle fini aiutavano a riempire e affinare i pori superficiali. A livelli di sostituzione più elevati questo beneficio è scomparso e la porosità complessiva è aumentata, rendendo più facile la penetrazione di acqua e in particolare di ioni cloruro, come quelli provenienti da sali antigelo o spray marino. Test microscopici e mineralogici hanno confermato questi risultati: hanno mostrato che sia il calcare sia la polvere di calcestruzzo di scarto si comportano principalmente come riempitivi inerti, favorendo la crescita cristallina precoce ma senza apportare molte reazioni chimiche proprie. Le particelle della polvere di calcestruzzo erano più grossolane e irregolari, portando a una struttura interna leggermente più lasca rispetto alle miscele con calcare.

Impatto climatico e uso circolare dei materiali

Poiché il cemento è la più grande fonte di emissioni nel calcestruzzo, qualsiasi riduzione del contenuto di cemento può abbassare l’impronta di carbonio di una miscela. Usando uno strumento di valutazione del ciclo di vita, i ricercatori hanno calcolato l’anidride carbonica emessa per metro cubo di calcestruzzo. Sostituire il 20 percento del cemento con farine di calcare o con polvere di provini di calcestruzzo ha ridotto le emissioni incorporate di circa il 17 percento rispetto alla miscela di riferimento. Quando queste emissioni sono state valutate insieme alla resistenza ottenuta, tutte le miscele rientravano in una fascia di prestazione ristretta, mostrando che risparmi significativi di CO2 sono possibili senza sacrificare troppo la resistenza, purché i livelli di sostituzione rimangano moderati.

Cosa significa per il calcestruzzo del futuro

Per un pubblico non specialista, il messaggio principale è che i rifiuti derivanti dai controlli di routine sul calcestruzzo possono essere trasformati in un ingrediente utile che sostituisce parzialmente il cemento. A circa il 10 percento di sostituzione, questa polvere riciclata mantiene resistenza e durabilità di base simili alle pratiche correnti, contribuendo a ridurre le emissioni e a evitare lo smaltimento in discarica. Se si aumenta troppo la quota di sostituzione, il calcestruzzo diventa più debole e più permeabile. Il lavoro suggerisce un passo pratico e a breve termine verso un calcestruzzo più circolare e attento al clima: macinare uno scarto che gli impianti producono già quotidianamente e reintrodurlo in nuove miscele, limitandone l’uso ai livelli in cui le prestazioni restano affidabili.

Citazione: Özkan, H. Valorization of waste concrete powder as a sustainable substitute for limestone fines in conventional concrete: a case study from Portugal. Sci Rep 16, 15701 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46343-x

Parole chiave: rifiuti di calcestruzzo, sostituzione del cemento, farine di calcare, economia circolare, impronta di carbonio