Piastrelle in cemento a partire da ceramica di scarto e pneumatici usati per schermatura EMI

Trasformare i rifiuti in piastrelle protettive

La vita moderna dipende dall’elettronica, dalle torri per telefoni cellulari al Wi‑Fi domestico, eppure i segnali che questi dispositivi emettono possono interferire con apparecchi sensibili e sollevare preoccupazioni sull’esposizione a lungo termine. Allo stesso tempo, le città sono sommerse da piastrelle in ceramica rotte, pneumatici usurati e residui polverosi dalle officine metalmeccaniche. Questo studio esplora un modo per affrontare entrambi i problemi contemporaneamente: trasformare questi rifiuti comuni in piastrelle da pavimento e copertura in cemento durevoli che non solo risparmiano risorse, ma aiutano anche a bloccare onde elettromagnetiche indesiderate.

Perché i rifiuti da edifici e automobili contano

I cantieri di costruzione e demolizione producono montagne di piastrelle ceramiche per pareti e pavimenti che non marciscono, non sono facilmente riutilizzabili in loco e di solito finiscono in discarica. Anche gli pneumatici usati sono un problema: circa 1,5 miliardi raggiungono la fine del loro ciclo di vita ogni anno, occupando spazio e rappresentando rischi di incendio e inquinamento. Allo stesso tempo, l’industria produce trucioli e polveri di ferro fini come sottoprodotti di taglio e rettifica dei metalli. Ciascuno di questi flussi di rifiuti è di per sé una sfida; presi insieme rappresentano una grande risorsa non sfruttata. I ricercatori in Egitto hanno cercato di fondere insieme tutti e tre per creare nuove piastrelle a base di cemento pensate per uso esterno, in particolare per coperture in aree esposte a forti emissioni elettromagnetiche.

Come vengono realizzate e testate le nuove piastrelle

Il team ha raccolto macerie ceramiche da ristrutturazioni di bagni e cucine, le ha macinate in polveri fini provenienti da piastrelle da parete e pavimento e le ha miscelate con granuli di gomma provenienti da pneumatici usati e polvere di ferro di scarto di provenienza locale. Questi ingredienti hanno sostituito parte della sabbia naturale normalmente impiegata nella malta cementizia. Sono stati colati piccoli cubi e travetti e fatti maturare fino a 28 giorni, quindi testati per proprietà chiave che determinano se una piastrella può funzionare negli edifici reali: densità, assorbimento d’acqua e resistenza a flessione e compressione. Microscopi e tecniche a raggi X sono stati usati per studiare la struttura interna e il contenuto minerale, mentre strumenti altamente sensibili hanno misurato la conducibilità elettrica e la capacità dei campioni di schermare microonde nella banda X, un intervallo di frequenze rilevante per radar e sistemi di comunicazione.

Bilanciare resistenza, leggerezza e assorbimento d’acqua

I risultati hanno mostrato che l’aggiunta di scarti ceramici e gomma rende il cemento più leggero ma anche più poroso. All’aumentare della quantità di questi rifiuti la densità è diminuita e l’assorbimento d’acqua è aumentato, segno che nel materiale si erano formate cavità supplementari. Questo può essere utile per realizzare piastrelle più leggere, ma un’eccessiva porosità le indebolisce. Il fattore chiave è stata la polvere di ferro di scarto. Quando piccole quantità di questa polvere metallica ultrafine sono state introdotte, ha riempito i microspazi tra i granuli di cemento e le particelle di scarto, creando una struttura interna più densa e uniforme. Le piastrelle con circa il 10% di ferro di scarto hanno raggiunto resistenze a compressione e a flessione superiori rispetto alle miscele cementizie standard, mentre l’assorbimento d’acqua è tornato a livelli accettabili. Le immagini microscopiche hanno confermato una matrice più liscia e più compatta nei campioni arricchiti con ferro.

Dalle piastrelle semplici a scudi invisibili

Oltre alla resistenza meccanica, lo studio si è concentrato sulla trasformazione di queste piastrelle in schermi funzionali contro onde elettromagnetiche indesiderate. Il cemento ordinario si comporta come un isolante elettrico, ma l’aggiunta di polvere di ferro ha spinto il materiale in una gamma leggermente conduttiva, di tipo «antistatico», adatta per pavimenti dove la carica statica deve essere dissipata in sicurezza. Per migliorare ulteriormente la schermatura, i ricercatori hanno inserito una sottile rete metallica all’interno delle piastrelle. I test a 10 GHz hanno mostrato che la sola rete può bloccare circa il 99% della radiazione incidente. Quando combinata con particelle di ferro di scarto disperse in tutto il cemento, le prestazioni di schermatura sono aumentate notevolmente: alcune formulazioni hanno raggiunto circa 48 dB di attenuazione, corrispondenti a un blocco del 99,99% o più dell’energia elettromagnetica incidente.

Cosa significa per gli edifici e il pianeta

In termini pratici, lo studio dimostra che piastrelle per coperture e pavimenti realizzate con ceramica riciclata, gomma da pneumatici e rifiuti di ferro possono eguagliare o superare le prestazioni meccaniche standard offrendo al contempo una protezione integrata contro le interferenze elettromagnetiche. Le miscele migliori sono conformi alle norme egiziane ed europee per piastrelle esterne in cemento, rendendole candidati realistici per l’uso su edifici vicino a torri cellulari, impianti industriali o apparecchiature sensibili. Sostituendo una parte della sabbia naturale con scarti da demolizione e industriali, l’approccio riduce la domanda di materie prime, abbassa le emissioni di carbonio associate all’estrazione e dirotta rifiuti persistenti dalle discariche. Per il lettore non specialista, la conclusione è semplice: i ricercatori hanno dimostrato come i rifiuti quotidiani possano essere ingegnerizzati in materiali da costruzione intelligenti che proteggono silenziosamente sia le apparecchiature sia gli occupanti dal rumore elettronico invisibile.

Citazione: Ramadan, R.M., Shafik, E.S., Youssef, N.F. et al. Cement floor tiles based on waste ceramic and waste tires for EMI shielding. Sci Rep 16, 13904 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48682-1

Parole chiave: schermatura EMI, materiali da costruzione riciclati, gomma da pneumatici di scarto, scarti di piastrelle in ceramica, compositi a base di cemento