Cemento Verde

Il confronto riportato su Nature ^[4] si basa sulla massa secca, non sul peso umido. Le stime della biomassa escludono il contenuto d'acqua, che è significativo negli organismi viventi.

I materiali prodotti dall'uomo si riferiscono alla massa secca cumulativa dei materiali antropogenici inanimati (ad es., calcestruzzo, aggregati, metalli, plastiche ecc.). Il risultato indica che la massa secca totale prodotta dall'uomo ha superato la biomassa secca totale globale intorno al 2020.

Un metro cubo di calcestruzzo pesa in media 2,4 tonnellate metriche ^[20]. Quindi 30 miliardi di tonnellate metriche = 12,5 miliardi di metri cubi. Questo valore è supportato da [21].

Convertendo in chilometri cubi, 12,5 miliardi di metri cubi equivalgono a 12,5 km³.

La superficie dell'Austria è di 83.879 km² ^[22].

Per trovare lo spessore del calcestruzzo, dividi il volume per la superficie: 12,5 km³ / 83.879 km² = 0,0001490242 km.

0,0001490242 km = 14,90242 cm = 5,8671 in

Nella sceneggiatura, “bruciare il calcare” è usato come abbreviazione informale. A rigore, il calcare stesso non viene bruciato tramite combustione. Quando viene riscaldato, il carbonato di calcio subisce la calcinazione: una reazione chimica causata dal calore nota come decomposizione termica, che lo separa in ossido di calcio, o calce, e anidride carbonica:

CaCO₃ + calore → CaO + CO₂

La calcinazione avviene in gran parte prima che il materiale raggiunga la temperatura massima del forno, circa 1.450 °C. A temperature più alte, la calce risultante reagisce con silice e altri materiali per formare il clinker.

La CO₂ rilasciata dalla calcinazione proviene dal calcare stesso ed è quindi diversa dalla CO₂ prodotta bruciando combustibili fossili per riscaldare il forno. Sostituire quei combustibili con calore a basse emissioni di carbonio può ridurre le emissioni da combustione del forno, ma non elimina da solo le emissioni di processo rilasciate dalla calcinazione ^{[23,27,38,40,42]}.

‘Carbon curing’ indica nello specifico un metodo in cui la CO₂ catturata viene iniettata nel calcestruzzo fresco durante la miscelazione o la stagionatura, dove reagisce con i composti di calcio nel cemento per formare carbonati stabili. Questo può migliorare leggermente la resistenza, immagazzinando al tempo stesso piccole quantità di CO₂ in modo permanente nella matrice del materiale. Tuttavia, il carbon curing è solo una forma di utilizzo del carbonio nel calcestruzzo.

In alternativa, ‘carbonatazione’ indica la reazione della CO₂ con composti a base di cemento induriti e idratati, come il calcestruzzo, nel tempo. La carbonatazione naturale avviene lentamente durante la vita di una struttura in calcestruzzo, permettendole di assorbire gradualmente CO₂ dall'ambiente. I processi di carbonatazione accelerata (a volte chiamati stagionatura per mineralizzazione) espongono il calcestruzzo o gli aggregati riciclati a flussi concentrati di CO₂ per aumentare di proposito l'assorbimento di CO₂. Questi processi sono chimicamente collegati ma operativamente diversi dalle tecnologie di carbon curing-in-mix.

Oltre agli approcci basati sulla stagionatura, l'incorporazione di carbonio può avvenire anche con strategie sostanzialmente diverse. Un modo consiste nell'aggiungere materiali biobased contenenti carbonio (come il biochar) alle miscele di calcestruzzo ^A,B. I compositi di biochar-calcestruzzo possono immagazzinare fisicamente carbonio naturale e biogenico, migliorando potenzialmente anche la durata e la regolazione dell'umidità. Questi approcci differiscono dalla carbonatazione perché incorporano il carbonio in forma solida anziché infondere o mineralizzare CO₂ gassosa.

Un ulteriore sviluppo consiste nel creare compositi cementizi biobased o nel sostituire in parte gli aggregati minerali con fibre rinnovabili o materiali derivati dalle piante ^C-I. All'estremo di questo spettro, alcuni sistemi costruttivi sostituiscono del tutto il calcestruzzo convenzionale con compositi biobased o ibridi pensati per applicazioni strutturali o semi-strutturali ^E-I. Questi approcci sono diversi dal carbon curing, perché riducono o sostituiscono gli input di cemento minerale invece di trattare la CO₂ emessa.

In sintesi, il carbon curing è uno specifico percorso di utilizzo del carbonio in un panorama più ampio di strategie. Le tecnologie di carbonatazione/mineralizzazione, l'aggiunta di biochar, i compositi biobased e i sistemi costruttivi alternativi biobased sono approcci tecnicamente diversi che immagazzinano carbonio, riducono la domanda di cemento o sostituiscono del tutto i leganti minerali.

Gli studi riportano risultati contrastanti. A seconda della miscela di calcestruzzo e del processo usato, l'indurimento o la miscelazione con CO₂ può aumentare la resistenza del calcestruzzo, avere scarso effetto o ridurla [82-92]. Anche il suo beneficio climatico non è automatico. Dipende da fattori tra cui l'energia necessaria per catturare, trasportare e usare la CO₂ nell'indurimento, quanta CO₂ resta immagazzinata, se il processo aumenta o riduce la resistenza del calcestruzzo e se di conseguenza serve altro cemento. [92] ha rilevato una minore resistenza alla compressione in 31 dei 99 set di dati sperimentali valutati. Quando serve altro cemento per ottenere una resistenza equivalente, le emissioni risultanti possono annullare o superare il beneficio della CO₂ immagazzinata. Nel complesso, lo studio ha rilevato che le emissioni nette aumentavano in molti dei casi sperimentali pubblicati che ha valutato.

Di seguito alcuni esempi di dove è stato usato il calcestruzzo attivato alcalinamente (AAC) nel mondo:

• [111] Australia
• [112] USA
• [113] India
• [114] Regno Unito
• [115] Cina
• [116] Paesi Bassi
• [117] Germania
• [118] Malesia
• [119] Brasile
• [120] Italia
• [121] Corea del Sud
• [122] Singapore
• [123] Giappone, Ucraina, Finlandia, Russia e Irlanda sono alcuni esempi da questa fonte

I riferimenti riguardano sia il calcestruzzo attivato alcalinamente sia il calcestruzzo geopolimerico. Nella letteratura di scienza dei materiali, i materiali attivati alcalinamente (AAM) sono generalmente considerati la categoria più ampia, mentre i geopolimeri sono definiti come un sottoinsieme specifico di questa famiglia. In base a questo quadro prevalente, gli AAM sono leganti prodotti attivando precursori ‘alluminosilicatici’ (ad es., ceneri volanti, scorie e altri SCM) con soluzioni alcaline. Questa categoria include una gamma di sistemi con chimiche e prodotti di reazione diversi.

All'interno di questa classificazione ampia, i geopolimeri sono di solito descritti come leganti alluminosilicatici a basso contenuto di calcio che formano una struttura tridimensionale. In questa visione, tutti i geopolimeri possono essere considerati materiali attivati alcalinamente, ma non tutti i materiali attivati alcalinamente sono geopolimeri. Questa interpretazione è molto diffusa nelle riviste scientifiche con revisione tra pari e tra i principali ricercatori, dove AAM è il termine tecnico inclusivo, mentre ‘geopolimero’ indica uno specifico sottogruppo compositivo e strutturale.

Tuttavia, un'altra scuola di pensiero sostiene che i geopolimeri siano una classe distinta di materiali definita da una chimica di polimerizzazione specifica. In questa interpretazione, non tutti i sistemi attivati alcalinamente si qualificano come geopolimeri, soprattutto i sistemi ricchi di calcio i cui prodotti di reazione sono strutturalmente diversi. Questa prospettiva evita di usare AAM come termine principale ombrello e considera invece ‘geopolimero’ la categoria chimicamente più precisa.

Di conseguenza, la terminologia può variare in base all'affiliazione dell'autore, alla tradizione di ricerca o al contesto istituzionale. Nella maggior parte della letteratura accademica e ingegneristica contemporanea, la classificazione con AAM come termine ombrello è dominante, soprattutto negli studi comparativi che valutano le prestazioni ambientali rispetto al cemento Portland ordinario. Ciononostante, le pubblicazioni più recenti mantengono una separazione più netta tra i termini.

[124] indica che l'estensione urbana globale è aumentata di 9.687 km² all'anno tra il 1985 e il 2015. Questo equivale a (9.687/365 =) 26,539 km² al giorno.

L'area di Manhattan è 59,1 km^{2 J}.

59,1/26,539 = 2,2 giorni.