Scorie EAF carbonatate come strato funzionale per involucri edilizi esposti a irraggiamento solare
L’industria delle costruzioni è chiamata a ridurre il consumo di materie prime vergini e a integrare strategie di cattura della CO₂ nei processi produttivi dei materiali. Una delle direttrici di ricerca più promettenti riguarda la valorizzazione delle scorie da forno elettrico ad arco (EAF), potenzialmente utilizzabili sia come legante sia come aggregato in malte cementizie sottoposte a carbonatazione accelerata. Tuttavia, l’interazione tra granulometria dell’aggregato, presenza di biochar e comportamento meccanico, termico e microstrutturale di questi manufatti non è ancora compiutamente codificata.
Uno studio pubblicato su Buildings (Vol. 16, pag. 2761) ha analizzato sperimentalmente malte confezionate con scorie EAF al 100% in sostituzione del legante tradizionale e, in alcuni formulati, anche come aggregato. Sono state testate tre classi granulometriche per l’aggregato: 0,5–1 mm, 1–2 mm e 2–4 mm. Dopo compattazione statica e carbonatazione accelerata, i provini sono stati sottoposti a prove di resistenza a compressione, grado di carbonatazione, porosità, conducibilità termica, capacità termica specifica e risposta termica dinamica.
Prestazioni meccaniche e grado di carbonatazione: il formulato 3C come riferimento
I risultati indicano che le miscele interamente a base di scorie EAF raggiungono i gradi di carbonatazione più elevati. Il valore massimo, pari al 32,62%, è stato registrato per il campione con granulometria 1–2 mm e addizione di biochar. Tuttavia, la formulazione identificata come 3C (100% scorie EAF senza biochar, aggregato nella fascia 1–2 mm) ha evidenziato il compromesso più equilibrato tra le proprietà investigate:
- resistenza a compressione: 17,91 MPa;
- grado di carbonatazione: 32,13%;
- porosità: 24,01%;
- conducibilità termica: 0,804 W m⁻¹ K⁻¹;
- capacità termica specifica: 884 J kg⁻¹ K⁻¹;
- ritardo termico: 1,22 h su provini spessi 4 cm.
Quest’ultimo parametro merita attenzione. Il ritardo termico misurato è contenuto, ma gli stessi autori sottolineano come lo spessore ridotto dei provini (4 cm) limiti l’effetto di sfasamento dell’onda termica. In un componente edilizio multistrato esposto a irraggiamento solare diretto, uno strato di malta carbonatata a base di scorie EAF potrebbe comunque fornire un contributo funzionale in termini di accumulo termico a breve periodo e integrità meccanica, purché inserito in un sistema stratigrafico correttamente dimensionato.
Implicazioni per la progettazione di involucri edilizi sostenibili
Dal punto di vista normativo e applicativo, i dati emersi aprono scenari concreti per i progettisti che intendano sperimentare soluzioni a basso tenore di clinker nei componenti d’involucro esposti a carichi solari. La capacità di carbonatazione delle malte EAF, unita alla possibilità di sequestrare CO₂ durante il processo di stagionatura, si allinea agli obiettivi di decarbonizzazione promossi dal Green Deal europeo e recepiti in Italia dal Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC) e dai Criteri Ambientali Minimi (CAM) per l’edilizia.
In fase di progettazione esecutiva, occorrerà considerare:
- la necessità di verificare la compatibilità con i requisiti di trasmittanza termica e sfasamento imposti dal D.M. 26 giugno 2015 (requisiti minimi degli edifici) quando la malta EAF viene impiegata come strato funzionale all’interno di un pacchetto di copertura o facciata;
- la caratterizzazione del grado di carbonatazione e della porosità ai fini della durabilità, aspetto che deve essere oggetto di valutazione specifica nel piano di manutenzione dell’opera;
- la gestione delle scorie EAF in cantiere come rifiuto o sottoprodotto secondo il D.Lgs. 152/2006 e il regime di EoW eventualmente applicabile.
La ricerca conferma che le malte carbonatate a base di scorie EAF possono rappresentare una tecnologia matura per prove sperimentali in opera, in particolare per strati di sacrificio termico o per massetti di accumulo in sistemi solari passivi. Restano da approfondire i cicli di gelo-disgelo e l’adesione ai supporti tradizionali, ma i dati di resistenza meccanica e stabilità termica appaiono compatibili con molte applicazioni di involucro non strutturale.
Per il tecnico comunale o il direttore dei lavori, la possibilità di utilizzare materiali carbonatati a base di scorie EAF richiederà una attenta verifica della documentazione tecnica (marcatura CE, dichiarazione di prestazione, certificazione di fine vita) e della compatibilità con le prescrizioni del capitolato speciale d’appalto. La strada verso un’edilizia a emissioni negative passa anche attraverso la caratterizzazione rigorosa di questi materiali alternativi, di cui lo studio fornisce un quadro analitico sistematico.
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