Il fenomeno di urbanizzazione degli ultimi decenni ha fatto crescere in maniera esponenziale la richiesta di materie prime per la produzione di materiali edili, evidenziando i limiti di sostenibilità degli attuali processi costruttivi, e rendendo le città luoghi sempre meno salubri.
Parallelamente lo studio di soluzioni per lo smaltimento dei rifiuti da attività produttive, questione al centro dell'agenda di governi e industrie, costituisce una delle criticità ambientali più rilevanti.
Il progetto si propone di individuare una soluzione a queste problematiche coniugandole secondo i principi di sostenibilità ed economia circolare.
Lo scopo dello studio è la progettazione di nuovi elementi tecnologici in grado di influire positivamente sulla salubrità e sul comfort dello spazio costruito.
La ricerca ha quindi come oggetto la realizzazione di componenti applicabili sull¿involucro opaco, che siano sostenibili, e soprattutto capaci di contribuire al benessere interno ed esterno degli edifici esistenti agendo su alcuni dei parametri chiave per il raggiungimento del comfort ambientale: qualità dell'aria interna, la qualità dell¿aria esterna, e il comfort termico.
Il lavoro si articola quindi sulla definizione di uno strato interno a base di intonaco, e uno esterno a base di malta, realizzati tramite ricorso a scarti produttivi e materiale adsorbente (gel di silice), di cui si intende valutare l'applicabilità come materiali costruttivi.
Lo studio è volto quindi a verificare l'ipotesi di sostituzione dell'inerte fino nella malta esterna con scarti agricoli, nello specifico con la canapa, analizzando come questa influenzi le caratteristiche del conglomerato. Parallelamente è stata studiata anche l¿addizione di rifiuti provenienti da C&D (ovvero la chamotte laterizia) nello strato interno a base di intonaco e le sue ricadute sulle proprietà del composto, nonché le capacità di riduzione degli inquinanti dovuta all'inserimento di gel di silice all'interno delle due paste.
Lo scopo di questo progetto di ricerca riguarda la riqualificazione di edifici esistenti grazie allo studio di due nuovi materiali, da impiegare rispettivamente come finitura interna ed esterna, in grado di migliorare il comfort degli edifici. La scelta di impiegare materiali di scarto come sostituti o aggiunte all'interno delle paste costruttive è un campo di studio piuttosto vasto, come si evince anche dalla sezione dedicata allo stato dell'arte, tuttavia le due proposte oggetto di analisi, ovvero la parziale sostituzione dell'inerte nelle malte cementizie con canapa, e l'inserimento di scarti di laterizio all'interno delle paste di gesso, sono temi di studio che nel primo caso presentano lacune, e che invece, nel secondo, sono addirittura ai primordi.
Lavorare con gli scarti all'interno dei materiali edilizi permette di raggiungere l'obiettivo centrale nel dibattito in corso sui materiali da costruzione sostenibili, ovvero quello della riduzione dell'energia grigia dei materiali edili, agendo in due modi. In primo luogo, l'inserimento di rifiuti nelle paste consente di ridurre la quantità di legante necessaria per creare una certa quantità di conglomerante, e ciò è particolarmente rilevante nei paesi in cui l'intonaco di gesso è il materiale di finitura interna più utilizzato, e i calcestruzzi e le malte i materiali costruttivi più usati; e in secondo luogo l'inserimento di prodotti già provenienti da altri cicli di lavorazione consente di ridurre in parte la quota di energia associata alla loro trasformazione.
I vantaggi e l'innovazione riguardanti gli specifici scarti selezionati sono a loro volta molteplici.
In riferimento all'impiego della canapa, questa scelta si pone l'obiettivo di colmare un vuoto presente in letteratura, ampliando lo studio su scarti agricoli appartenenti a filiere e tipologie di colture ad oggi meno indagate, e afferenti alla realtà produttiva europea e italiana in particolare. Gli studi condotti finora, infatti, sono stati sviluppati in realtà agricole differenti dal contesto europeo, principalmente sud-est asiatico e sud America, e di conseguenza presentano informazioni riguardanti residui agricoli non presenti nella nostra area geografica. Un ulteriore vantaggio per l'avanzamento della conoscenza in questo ambito riguarda lo studio e l'approfondimento di proprietà poco indagate (come la durabilità, resistenza al fuoco, resistenza ai cicli di gelo e disgelo, permeabilità all'acqua, etc), specialmente in riferimento ad una pasta, la malta, poco impiegata in relazione alla canapa.
Per quanto riguarda gli sfridi ceramici invece, questa scelta si propone di risolvere l'annoso problema dello smaltimento in discarica di uno dei materiali da costruzione più utilizzati, evitando però la conseguenza indesiderata della riduzione delle prestazioni meccaniche sperimentata con l'aggiunta/sostituzione di essi in altre miscele a base di leganti diversi dall'intonaco (come calcestruzzo e malta).
Un altro componente innovativo della ricerca proposta riguarda la scelta di utilizzare il gel di silice come materiale adsorbente, in luogo di altri già studiati (come la sepiolite), ampliando inoltre il campo di studio ad altri inquinanti, come CO2 e VOC, rispetto alla sola formaldeide, sulla quale esistono studi in merito al comportamento della già citata sepiolite
In definitiva, per quanto riguarda l'impatto di questa ricerca, la proponente considera che questo studio possa contribuire a stimolare il dibattito sui materiali da costruzione sostenibili, con particolare riferimento a quelli di riciclo. I buoni risultati ottenuti al momento per l¿intonaco (strato di finitura interno) e quelli auspicati per la malta (strato di finitura esterno) infatti, possono aiutare a delineare nuovi orizzonti per l'utilizzo dei rifiuti/sottoprodotti industriali finalizzati alla creazione di pratiche edilizie e di un ambiente costruito più sostenibili. In particolare, le ricadute positive dello studio avrebbero un portato tale da investire vari ambiti. Quelli che attualmente sono scarti diventerebbero materiali con un effettivo valore di mercato, entrando de facto in un circuito commerciale. Si avrebbe uno sviluppo di nuove realtà produttive locali legate alla valorizzazione e alla trasformazione di questi materiali, che contribuirebbero a mantenere elevato e attuale il know-how in un settore tanto importante nel contesto italiano quale quello edile. Le ricadute sul settore delle costruzioni sarebbero molteplici: una maggiore sostenibilità dei materiali; una riduzione del costo delle nuove paste costruttive; nonché maggiore prestigio dei manufatti edilizi, che sarebbero così in grado di rispondere alle sfide produttive e realizzative che si prospettano nell'immediato futuro.
Secondo la proponente, i risultati di questo lavoro sono rilevanti sia per i ricercatori, che per gli ingegneri e architetti professionisti che studiano e lavorano nel campo dei materiali riciclati e sostenibili, nonché per i policy makers.