Come i rifiuti delle miniere possono diventare cemento più verde?

Le miniere producono enormi quantità di scarti, noti come *tailings*, che occupano spazio e inquinano. Una soluzione intelligente è trasformarli in *cemented paste backfill* (CPB), un materiale usato per riempire i vuoti sotterranei. Tradizionalmente, il CPB contiene cemento Portland (OPC), ma la sua produzione è molto energivora e costosa. In uno studio spagnolo, ricercatori hanno testato tre alternative alcaline al cemento: idrossido di sodio (NaOH), silicato di sodio (Na₂SiO₃) e un residuo di magnesite calcinata ricco di MgCO₃ e MgO. Hanno valutato sia la resistenza meccanica sia l’impatto ambientale, usando un'analisi del ciclo di vita (LCA) dalla fabbrica al sito di utilizzo. I risultati mostrano che il mix con il residuo di magnesite raggiunge la stessa forza compressiva dell'OPC, ma riduce drasticamente le emissioni di CO₂ e i costi di produzione. In pratica, si ottiene un materiale più sostenibile, che ricicla gli scarti minerari e diminuisce la dipendenza dal cemento tradizionale. Questo approccio potrebbe rivoluzionare la gestione dei rifiuti nelle miniere, rendendo l'industria più ecologica e competitiva.

L'analisi del ciclo di vita (LCA) è stata condotta secondo la norma ISO 14040, includendo le fasi di estrazione delle materie prime, produzione del legante, trasporto, miscelazione e posa in opera del CPB. Il residuo di magnesite, ottenuto dalla calcinazione di magnesite contenente elevate percentuali di MgCO₃ e MgO, funge da precursore di idrossido di magnesio in ambiente alcalino, favorendo la formazione di gel di silicato‑magnesio (M‑S‑H). Questo gel conferisce al CPB una microstruttura densa e resistente, comparabile a quella del C‑S‑H tipico del cemento Portland. Dal punto di vista termodinamico, la reazione di attivazione richiede meno energia rispetto alla produzione di OPC, poiché la calcinazione della magnesite avviene a temperature inferiori (≈ 800 °C) rispetto al clinker (≈ 1450 °C). Inoltre, la riduzione delle emissioni di CO₂ è dovuta sia al minor consumo energetico sia all'assenza di carbonato di calcio nella fase di legatura. L'analisi economica ha considerato i costi di acquisto del residuo, la logistica e le spese operative, evidenziando un risparmio medio del 30 % rispetto all'OPC. Infine, la durabilità del CPB a base di magnesite è stata testata su cicli di carico‑scarico, mostrando una resistenza alla degradazione chimica simile a quella del CPB tradizionale, rendendolo idoneo per applicazioni a lungo termine in ambienti sotterranei.