Il 2016 rompe l'ennesimo record: è l'anno più caldo mai registrato dal 1880, anno in cui hanno avuto inizio le misurazioni sistematiche delle temperature. Questi dati sono stati confermati direttamente da NASA1 e NOAA2, che attestano come il 2016, dopo i record del 2014 e del 2015, sia il terzo anno consecutivo durante il quale viene registrato un aumento delle temperature medie globali: che ha superato di 0,87 gradi centigradi la media del periodo compreso tra il 1880 e il 2015, e di 1,1 gradi centigradi la media dei livelli preindustriali del XIX secolo.

Anche il consumo delle risorse ambientali sta raggiungendo livelli davvero preoccupanti andando a rendere sempre più vulnerabili i delicati equilibri su cui si basano gli ecosistemi. Il rapporto "Policy Guidance on Resource Efficiency" elaborato dall'OCSE (Organizzazione per la Coperazione e lo Sviluppo Economico) e presentato il 15 maggio 2016 al G7 dei ministri dell'Ambiente a Toyama, in Giappone, fornisce un quadro politico a sostegno dell'efficienza delle risorse, basato sulla riduzione, sul riuso e sul riciclo (le tre R). Esso chiarisce che sebbene i paesi sviluppati abbiano ridotto il consumo delle materie prime e migliorato la gestione dei rifiuti, occorre ancora ideare e produrre beni che utilizzino meno risorse naturali e producano meno rifiuti. Infatti, per via della domanda sempre maggiore di risorse da parte dei paesi emergenti e di quelli in via di sviluppo, con annessa la rapida crescita della popolazione mondiale, Il consumo di risorse potrebbe raddoppiare nel 2050, provocando grandi ripercussioni sull'ambiente. Le alte temperature e l'estremo consumo di risorse derivano dalle molteplici attività umane, in continuo sviluppo, che non fanno altro che incrementare l'inquinamento e il consumo di C02, che va ad alterare le condizioni ambientali.

Per contro, a partire dagli anni Novanta del Novecento in poi la comunità internazionale sembra essersi resa conto della necessità sempre più urgente di avviare una strategia globale per raggiungere un vero modello di sviluppo sostenibile attraverso politiche organiche volte alla salvaguardia ambientale: è quanto emerso dalle varie Conferenze ONU e dai Vertici mondiali. Ad oggi, lo spiraglio di luce per una soluzione sostenibile intelligente sembra arrivare da parte del Parlamento europeo con la ratifica dell'Accordo sul Clima di Parigi. "L'ultima chance per salvare la Terra", così è stato affermato in occasione della COP22, svoltasi dal 7 al 18 novembre del 2016 a Marrakech. Questi incontri vertono verso innovazione e dedizione per fare in modo che grazie alle nuove tecnologie si velocizzi il passaggio alle energie rinnovabili e si riducano l'inquinamento e le emissioni nocive da parte delle realtà che ne sono responsabili.

A tal proposito, il settore dell'edilizia risulta essere uno dei più influenti in tematica di impatto ambientale. Il 10% dell'economia mondiale, infatti, è incentrata sulla realizzazione di edifici, da cui ne deriva un enorme consumo di energia e di risorse: circa 1/6 del prelievo delle acque dolci mondiale; 1/4 del raccolto globale di legname; 2/5 del flusso totale di materiali e di energia. Costruire è quindi sinonimo di consumo di energia, inquinamento di aria e acqua, utilizzo di materie prime e spesso demolizione senza riuso o il riciclo del bene costruito.

Ad oggi, i materiali più utilizzati nell'ambito delle costruzioni risultano essere i cementi e il calcestruzzo. Tuttavia, l'industria mondiale del cemento si trova di fronte a una serie di problematiche energetiche ed economiche che la obbligano a rivedere urgentemente le proprie strategie di riduzione delle emissioni. Infatti, questo settore, da solo, produce circa il 5% delle emissioni globali di C02: la produzione di una tonnellata di cemento necessita di 1,7 tonnellate di materie prime e comporta l'emissione di 0,8 tonnellate di C02 in atmosfera. Quindi, dopo gli accordi presi alla COP 21 di Parigi, che fissano un obbiettivo di "emissioni zero" per il 2020, è uno dei settori che rischia di più di vedere diminuire propri profitti.

Dunque, in funzione delle esigenze conseguenti all'uso razionale dell'energia e agli squilibri ambientali, l'industria mondiale del cemento sta attraversando una fase di grandi trasformazioni tecnologiche e strutturali, ricercando soluzioni valide ed efficienti. Una di queste consiste nella realizzazione di cementi alternativi, i quali nella loro fase di produzione prevedono l'impiego di scarti o sottoprodotti industriali oppure l'utilizzo di nuovi leganti, come i geopolimeri. Questi ultimi vengono definiti leganti idraulici e sono prodotti a partire da una polvere alluminosilicatica ed un attivatore alcalino. Storicamente il termine "geopolimero" viene ideato da J. Davidovis nel 1978, tuttavia i primi studi risalgono agli inizi della metà del Novecento con le prime considerazioni da parte del ricercatore ucraino V.D. Glukhovsky (1965). Questa nuova classe di materiali, definita anche come cementi alcalini, è risultata essere molto più efficiente in termini di energia e di impatto ambientale rispetto al tradizionale cemento Portland. I geopolimeri, infatti, sono realizzati a partire da scarti di lavorazione di vario genere e prodotti senza dover raggiungere temperature troppo elevate, garantendo in questo modo anche una più rapida esecuzione del processo produttivo.

Lo studio, che verrà affrontato qui di seguito, è incentrato proprio sulla possibilità di proporre un'alternativa sostenibile. In particolare, è stata analizzata un'esperienza specifica, svolta durante l'attività di un percorso di tesi, la quale ha vagliato la possibilità di utilizzare il vetro, inteso come rifiuto urbano, per la produzione di una nuova tipologia di legante, attivato chimicamente e senza l'utilizzo di alte temperature. Questo viene prodotto miscelando vetro, che ha un alto contenuto di silicio, con una soluzione alcalina. La scelta è ricaduta su questo specifico materiale, in quanto il vetro riciclato risulta avere aspetti sostenibili interessanti, che non richiedono grandi quantità di energia e di risorse economiche.

Partendo dalla composizione ottimale ottenuta da questo precedente studio, che è stato riproposto nelle medesime condizioni, si è ipotizzato di andare ad analizzarlo più nel dettaglio e di definirne meglio alcune proprietà. Un'attenzione particolare è stata effettuata alla possibilità del legante di migliorare il proprio comportamento in acqua: a tal proposito sono stati effettuati molteplici mix design con materiali di scarto differenti, ognuno dei quali con proprietà specifiche, ma sempre attivabili con la soluzione alcalina. Durante questo studio è stata eseguita un'ampia mole di lavoro che ha richiesto attenzione e dedizione in ogni sua singola fase, ma che alla fine ha prodotto i suoi frutti. Infatti, l'attività sperimentale, svolta sempre con spirito critico e scientifico, non ha risposto ad un unico obbiettivo, ma ha permesso di confrontare e mettere in luce molteplici considerazioni.

C. LEONELLI, Definizione, preparazione, proprietà ed applicazioni, in Geopolimeri: Polimeri inorganici chimicamente attivati, a cura di C. Leonelli e M. Romagnoli, Bologna, I.Cer.S., 2013, p.1-18.

M.PERUSIA, Leganti innovativi a basso impatto ambientale prodotti riciclando vetro polverizzato, tesi di laurea in Architettura per il progetto sostenibile, relatore J.M. Tulliani, D. Ziegler, a.a. 2014/2015.

M. C. BIGNOZZI, S. MANZI, Materiali da attivazione alcalina (geopolimeri) per le costruzioni, in "Scienza e Tecnologia dei Materiali", Materiale didattico, Ingegneria Civile e Architettura per il Restauro Architettonico, Università di Bologna, 2012-2013.

C. LEONELLI, Definizione, preparazione, proprietà ed applicazioni, in Geopolimeri: Polimeri inorganici chimicamente attivati, a cura di C. Leonelli e M. Romagnoli, Bologna, I.Cer.S., 2013, p.1-18.

J.Davidovits, Geopolymer: inorganic polymeric new materials, J.Therm. Anal., 1991, Vol. 37, pp. 1633-1656.

J. Davidovits, Geopolymers: man-made rock geosythesis and the resulting development of very early high strength cement, J. Mat. Education, 1994, pp. 91-139.

www.ingenio-web.it

J. W. Wang, T. W. Cheng. Production geopolymer materials by coal fly ash. Proceedings of the 7th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology. 10-14 November 2003 Tainan, Taiwan.

J. Davidovits, Geopolymer Chemistry & Applications, Institut Géopolymère (Geopolymer Institute), Saint-Quentin, France.

J.M.Tulliani, Introduzione al corso, in "Sostenibilità di processi e prodotti nei materiali per l’Architettura", Materiale didattico, Facoltà di Architettura, Politecnico di Torino, 2015- 2016.

www.sustainability-lab.net (Rapporto CDP)

P. Duxson, A. Fernandez-Jimenez, J. L. Provis, G. C. Lukey, A. Palomo, J. S. J. van Deventer, Geopolymer technology: the current state of the art, Advances in Geopolymer Science & Technology, J Mater Sci, 2007.

LEONARDI CHIARA, Relatore Angelo Vaccari, Tesi di Laurea Sperimentale, Sviluppo di nuovi materiali geopolimerici per l'applicazione nel settore dei beni culturali, Facoltà di Chimica Industriale, Università di Bologna, A.A. 2009-2010.

www.cembureau.net

M. BROCCOLETTI, Storia del vetro, Parte I - Dalle origini all'impero romano, in "In Storia", n.17, XLVIII (2009).

J. M. TULLIANI, I vetri, in Slides del corso "Sostenibilità di processi e prodotti nei mate-riali per lArchitettura", Facoltà di Architettura, Politecnico di Torino, 2015-2016.

P. MAZZOLDI, Storia e Leggenda del vetro, in Slide del corso "Scienza e tecnologia dei materiali", Università di Padova.

www.Saint-GobainGlass.com

D. ROSSI, I vetri in sicurezza, tesi di Laurea in Ingegneria meccanica e meccatronica, Università degli Studi di Padova, relatore E. Bernardo, a.a. 2011/2012.

A. LICCIULLI, Il vetro: microstruttura e proprietà, in Slides del corso "Scienza e tecnologia dei materiali", Università del Salento, (Lecce 2005).

A. MONDADORI EDITORE, "Descrizoine del vetro e delle sua proprietà, in Studenti.it, Roma, 2017.

A. PAUL, Chemestry of glasses, Londra, Chapman and Hall ed., 1982.

V. M. SGLAVO, Processi di produzione del vetro, in Slide "Ingegneria del vetro", Università di Trento, 2009.

F. GRISAN, Piano Specifico di Prevenzione 2016 (Risultati 2015), Milano, CoReVe, 2016.

J. J. TORRES, M. PALACIOS, M. HELLOUIN e F. PUERTAS, Alkaline cheminal activation of urban glass wastes to produce cementituous materials, in first Spanish Nation Conference on Advances in Materials Recycling and Eco-Energy (Madrid 2013).

M. TORRES-CARRASCO, F. PUERTAS e M. T. BLANCO-VARELA, Preparación de cementos alcalinos a partir de residuos vitreos. Solubilidad de residuos vitreos en medios fuertemente básicos, in XII Congreso Nacional de Materiales, Alicante, Spain (Madrid 2012).

M. CYR, R. IDIR E T. POINOT, Properties of inorganic polymer (geopolymer) mortars made of glass cullet, in "Journal of Materials Science", n.47, 2012, p. 2782-2797.

M. PERUSIA, Leganti innovativi a basso impatto ambientale prodotti riciclando vetro polverizzato, tesi di laurea in Architettura per il progetto sostenibile, relatore J.M. Tulliani, D. Ziegler, a.a. 2014/2015.

www.treccani.it

J. M. TULLIANI, I vetri, in Slides del corso "Sostenibilità di processi e prodotti nei materiali per l’Architettura", Facoltà di Architettura, Politecnico di Torino, 2015-2016.

www.efficienzaenergetica.enea.it

F. GRISAN, Piano Specifico di Prevenzione 2016 (Risultati 2015), Milano, CoReVe, 2016.

M. PERUSIA, Leganti innovativi a basso impatto ambientale prodotti riciclando vetro polverizzato, tesi di laurea in Architettura per il progetto sostenibile, relatore J.M. Tulliani, D. Ziegler, a.a. 2014/2015.

W. A. DEER, R. A. HOWIE, J. ZUSSMAN (1994): Introduzione ai Minerali che costituiscono le rocce. Zanichelli editore.

Autori Vari, "Scheda tecnica dei feldspati", De Agostini (1993-1996), Novara.

www.chimicamo.org

www.tecnometer.it (Linee guida sul calcestruzzo strutturale ad alta resistenza)

T. S. Qureshi and A. Al Tabbaa, Self-healing of drying shrinkage cracks in cement-based materials incorporating reactive MgO, in "Lop science", Department of Engineering, University of Cambridge, UK (2016).

M. PERUSIA, Leganti innovativi a basso impatto ambientale prodotti riciclando vetro polverizzato, tesi di laurea in Architettura per il progetto sostenibile, relatore J.M. Tulliani, D. Ziegler, a.a. 2014/2015.

C. K. YIP, G. C. LUKEY, J.L. PROVIS, J. S. J. VAN DEVENTER, Effect of calcium silicate sources on geopolymerisation, In "Cement and concrete research", Department of chemical and biomolecular engineering of Melbourne, Australia (2007).

D. ZIEGLER, A. FORMIA, J. M. TULLIANI e P. PALMERO, Environmentally-Friendly Dense and Porous Geopolymers Using Fly Ash and Rice Husk Ash as Raw Materials, in "Materials", Department of Applied Science and Technology, Politecnico di Torino, Italia (2016). P.V. KRIVENKO, Status and prospects of research and application of alkali-activated materials, Department of Science and Technology (2010).