Malta stampabile in 3d dai residui delle centrali a carbone una idea delllo NTU di Singapore

I ricercatori di NTU di Singapore riciclano il calcestruzzo  stampabile in 3d  che potrebbe salvare il pianeta

I ricercatori della Nanyang Technological University (NTU) di Singapore hanno utilizzato la cenere volante per creare una malta di geopolimero stampabile in 3D. La miscela contiene anche scorie di acciaio e vari prodotti chimici segreti. La cenere volante  si ottiene come sottoprodotto della combustione di carbone polverizzato nelle centrali termoelettriche e sono costituite dal solido particellare che viene separato dai fumi di combustione per mezzo di filtri elettrostatici o meccanici

Il carbone  non è il modo più green per generare energia e calore, ma molti luoghi in tutto il mondo sono ancora completamente dipendenti dalla materia vegetale carbonizzata. Quindi perché non provare a trarre vantaggio dalla combustione del carbone in ogni modo possibile?

I ricercatori dello NTU stanno cercando di fare proprio questo – trasformando una forma di residuo di carbone , la cenere volante in un materiale da costruzione stampabile in 3D.

Dopo aver condotto una ricerca nel corso di due anni, una squadra guidata da Ming Jen Tan (della Scuola di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale) ha recentemente pubblicato i suoi risultati nella rivista Cleaner Production and Materials Letters .

Innumerevoli quantità di carbone vengono bruciate ogni giorno, dato che paesi come la Cina continuano a progredire con la tecnica di generazione di potenza su altre alternative più ecologiche come il solare e l’eolico. Ciò significa che vengono creati enormi quantità di sottoprodotti, la maggior parte dei quali deve essere smaltita in discariche o con altri mezzi.

I ricercatori del NTU hanno visto un’occasione incredibile per il riutilizzo della cenere volante ,che sono gli ultimi residui rimasti dopo la combustione del carbone.

Mescolando la cenerecon scorie di acciaio e un mix di sostanze chimiche, i ricercatori sono stati in grado di creare una malta geotermica stampabile 3D che può essere utilizzato per realizzare grandi e solide strutture con attrezzature di stampa in calcestruzzo 3D. Pensano che possa essere il futuro degli edifici stampati in 3D .

Naturalmente, mettere a punto il processo – dalla portata ai tempi di fissazione – è stata una sfida enorme, ma la squadra NTU pensa di essere riuscita nell’intento , fatto importante in quanto la materia prima è un rifiuto speciale.

Il gruppo di ricerca ha raccolto le  ceneri da una centrale a carbone in India, ma dicono che il residuo potrebbe essere raccolto anche da altri luoghi: impianti locali di rifiuti a energia.

I ricercatori stanno inoltre cercando di mettere in pratica il loro processo vicino a casa. A Singapore, dove è di stanza la NTU, c’èuna sola discarica a Pulau Semakau, che dovrà essere chiusa entro il 2035. Ma utilizzando i rifiuti per produrre ceneri volanti per questo nuovo materiale di stampa 3D, i ricercatori dicono che la data potrebbe essere rinviata, ritardando la necessità di una seconda discarica.

Forse cosa ancora più importante, il calcestruzzo 3D stampabile aiuterà anche l’industria delle costruzioni a ridurre l’impronta di carbonio, in quanto nessun materiale dovrà essere fatto da zero. La produzione di calcestruzzo rappresenta attualmente circa il cinque per cento delle emissioni di anidride carbonica a livello mondiale.

La grande domanda, però, è se questa miscela di calcestruzzo riciclato ha le stesse performance del calcestruzzo normale.

Secondo i test dei ricercatori, la miscela stampabile 3D è altrettanto forte, ma solo quando le strutture sono orientate in modo pratico. Ciò è dovuto al fatto che le “proprietà meccaniche del geopolitico stampato 3D dipendono prevalentemente dalle  direzioni di caricamento a causa della natura anisotropica del processo di stampa”.

Impressionante, i ricercatori pensano  che si possa  rendere il materiale ancora più forte del cemento armato. Sebbene non sappiano esattamente come intendono raggiungere questi risultati, i ricercatori continuano a studiare se possono perfezionare il loro prodotto, cercando di ridurre al contempo il proprio costo.

Nello studio pubblicato, i ricercatori discutono anche come superare problemi come sovrapposizioni. Un’opzione, dicono, sono le strutture di supporto, mentre un mix di geopolimeri più rapido potrebbe ridurre anche la necessità di sostegni.

Fortunatamente, la squadra non manca di risorse. L’anno scorso, la NTU ha pompato 30,7 milioni di dollari in un nuovo centro di stampa 3D , con la stampa 3D in cemento come una delle sue aree chiave.

Lo studio, “Produzione addizionale di geopolimero per un ambiente costruito sostenibile”, può essere letto su sciencedirect.com . I suoi autori erano Biranchi Panda, Suvash Chandra Paul, Lim Jian Hui, Yi Wei Daniel Tay e Ming Jen Tan.

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