Il riso può rendere il cemento più verde?

Il settore delle costruzioni è responsabile di una quota significativa delle emissioni di CO2 globali, soprattutto a causa della produzione di cemento. Per ridurre l’impatto ambientale, i ricercatori hanno esplorato l’uso della lolla di riso bruciata (rice husk ash, RHA) come sostituto parziale del cemento nel calcestruzzo Portland Pozzolana (PPC), che già contiene cenere volante. In uno studio recente, sono state preparate miscele con sostituzioni del 5 %, 7,5 %, 10 %, 12,5 % e 15 % di PPC con RHA, e la resistenza a compressione e a flessione è stata misurata a 3, 7, 28 e 56 giorni. Il mix utilizzato corrisponde a una classe M20, conforme alle norme edilizie saudite, per garantire applicabilità pratica. I risultati mostrano che le sostituzioni moderate (5‑7,5 %) migliorano le prestazioni: il massimo di resistenza a compressione (37,6 MPa) e a flessione (5,47 MPa) si ottiene con il 7,5 % di RHA dopo 56 giorni, ovvero un miglioramento del 3,5 % e del 9,6 % rispetto al calcestruzzo di riferimento. Le prime età mostrano una leggera riduzione della resistenza, dovuta alla lenta reazione pozzolanica della RHA, mentre sostituzioni superiori al 12,5 % provocano una perdita di forza perché troppo cemento viene diluito. Lo studio evidenzia l’effetto sinergico della RHA con il PPC, un sistema a doppio pozzolano ancora poco studiato, e indica i livelli ottimali di sostituzione per costruzioni più sostenibili, riducendo l’uso di clinker e le emissioni di CO2 senza compromettere, anzi migliorando, le proprietà meccaniche a lungo termine.

La ricerca si basa sull’idea che la lolla di riso, sottoposta a combustione controllata, genera una silice amorfa altamente reattiva, capace di partecipare alla reazione pozzolanica con l’idrossido di calcio prodotto durante l’idratazione del cemento. Nel cemento Portland Pozzolana (PPC) già presente è la cenere volante, un altro pozzolano di classe F, che contribuisce a ridurre la calce libera e a densificare la matrice. L’aggiunta di RHA introduce una seconda fonte di silice, creando un sistema dual‑pozzolan dove le due specie possono reagire in modo complementare: la cenere volante, più reattiva a temprature iniziali, accelera la formazione di C‑S‑H nelle prime fasi, mentre la RHA, con una superficie specifica maggiore e una distribuzione di dimensione delle particelle più fine, continua a reagire oltre i 28 giorni, migliorando la resistenza a lungo termine. Le prove meccaniche hanno mostrato che il picco di resistenza a compressione e a flessione si verifica al 7,5 % di RHA, corrispondente a un rapporto ottimale tra diluizione del cemento e apporto pozzolanico. Analisi di diffrazione dei raggi X (XRD) hanno rivelato una diminuzione del picco di portlandite e un aumento del picco di C‑S‑H amorfo, confermando il consumo di idrossido di calcio. La microscopia elettronica a scansione (SEM) ha mostrato una microstruttura più omogenea, con meno pori capillari e una migliore distribuzione degli aggregati. La modellazione termodinamica ha previsto che, oltre il 12,5 % di sostituzione, l’effetto diluente supera il beneficio pozzolanico, portando a una riduzione della resistenza. Dal punto di vista ambientale, ogni tonnellata di RHA utilizzata evita l’emissione di circa 0,8 t di CO2 equivalente, grazie alla riduzione del clinker necessario. Questi risultati supportano l’adozione della RHA come materiale cementizio supplementare in miscele PPC, contribuendo a obiettivi di economia circolare e di edilizia sostenibile.