Valutazione delle prestazioni e ambientale del calcestruzzo realizzato con acque reflue industriali trattate

Perché trasformare le acque di scarto in acqua da costruzione è importante

Il calcestruzzo è ovunque nella vita moderna, dalle abitazioni e i ponti alle scuole e agli ospedali. Ma la produzione di tutto quel calcestruzzo richiede grandi quantità di acqua potabile proprio quando molte regioni già affrontano carenze idriche. Questo studio esplora un'idea semplice con grande potenziale: è possibile che acque reflue industriali accuratamente trattate sostituiscano in modo sicuro l'acqua dolce nella produzione di calcestruzzo e malta, senza indebolire le strutture o danneggiare l'ambiente?

Dai scarichi di fabbrica ai cantieri

I ricercatori hanno lavorato con due tipi reali di acque reflue industriali trattate, una proveniente da un’industria tessile e una da un’industria alimentare. Hanno inoltre preparato in laboratorio soluzioni contenenti quantità note di rame e zinco per poter studiare i metalli pesanti separatamente. In primo luogo hanno misurato i parametri di qualità dell’acqua di base, inclusi sali, sostanza organica e contenuto metallico, confrontando i risultati con i limiti nazionali e internazionali per l’acqua da impasto del calcestruzzo. La maggior parte dei valori rientrava nelle soglie consentite, sebbene le acque industriali presentassero più sostanza organica rispetto all’acqua potabile.

Come si è comportato il calcestruzzo

Il team ha poi miscelato tre serie di calcestruzzo: una con acqua potabile normale e due con le acque di fabbrica trattate. Hanno testato la lavorabilità del calcestruzzo fresco e la resistenza che raggiungeva nel corso di giorni e mesi. La lavorabilità è rimasta quasi invariata. La resistenza a compressione, che indica quanta forza di schiacciamento il materiale può sopportare, è diminuita di meno del 10 percento utilizzando le acque trattate. Le resistenze a trazione per spacco e a flessione, legate a fessurazione e flessione, sono calate di meno del 5 percento. Queste modeste perdite rientravano nei limiti normativi e normalmente non altererebbero il modo in cui una struttura viene progettata.

Cosa avviene all’interno dei pori

La durabilità del calcestruzzo dipende fortemente da come l’acqua e le sostanze disciolte si muovono attraverso i suoi minuscoli pori. In questo studio, il calcestruzzo realizzato con acque reflue trattate ha effettivamente assorbito meno acqua per azione capillare, probabilmente perché composti organici hanno parzialmente ostruito alcuni dei pori più fini. Allo stesso tempo, i test di penetrazione rapida del cloruro hanno mostrato una lieve maggiore carica elettrica che passava attraverso provini realizzati con acqua tessile, indicando un maggiore movimento di ioni nella soluzione dei pori. Misure con diffrazione a raggi X hanno confermato cambiamenti modesti nei prodotti cristallini interni dell’idratazione del cemento, coerenti con lievi ritardi causati dalle impurità.

Verificare la sicurezza per le persone e l’ambiente

Per valutare se metalli nocivi potessero fuoriuscire nel tempo, i ricercatori hanno preparato paste di cemento e malte usando soluzioni sintetiche di rame e zinco. Hanno misurato i tempi di presa e la resistenza, e poi eseguito test accelerati di lisciviazione in cui i campioni sono stati immersi in acqua mentre i metalli rilasciati venivano monitorati per diversi giorni. Quando i livelli di metalli pesanti sono rimasti a 0,5 grammi per litro o al di sotto, la malta ha perso meno del 10 percento della resistenza e i tempi di presa hanno comunque soddisfatto i limiti normativi. Al di sopra di quella soglia, la resistenza calava troppo e i ritardi nella presa diventavano inaccettabili. Anche così, i test di lisciviazione hanno mostrato che oltre il 94 percento dello zinco è rimasto intrappolato nella matrice cementizia, con solo una piccola frazione che è passata nell’acqua circostante.

Cosa significa per l’acqua da costruzione futura

In termini pratici, questo lavoro dimostra che acque reflue industriali ben trattate possono sostituire l’acqua potabile in molti impasti di calcestruzzo e malta con soli piccoli effetti su resistenza e comportamento alla fessurazione, mantenendo i metalli pesanti in gran parte intrappolati nel materiale indurito. A condizione che l’acqua venga testata regolarmente e i livelli di metalli siano mantenuti sotto limiti chiari, il suo utilizzo nel calcestruzzo strutturale è sia tecnicamente valido sia sicuro dal punto di vista ambientale. Questo approccio può aiutare i cantieri a risparmiare migliaia di litri di preziosa acqua dolce, riducendo la pressione sulle risorse scarse pur garantendo infrastrutture durevoli e affidabili.

Citazione: Mohsen, S., Shamseldein, A., hany Wadie, E. et al. Performance and environmental assessment of concrete made with treated industrial wastewater. Sci Rep 16, 15062 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50807-5

Parole chiave: acque reflue industriali trattate, durabilità del calcestruzzo, lisciviazione di metalli pesanti, costruzione sostenibile, riutilizzo dell'acqua