Use of agricultural wastes as supplementary cementitious materials

Global cement production is continuously increasing from 1990 till 2050 and growing particularly rapidly in developing countries, where it represents a crucial element for infrastructure development and industrialisation. Every tonne of ordinary Portland cement (OPC) produced releases, on average, about 800 kg of CO2 into the atmosphere, or, in total, the overall production of cement represents roughly 7% of all man-made carbon emissions. The present paper aims to deepen the re-use of agricultural solid waste materials as partial replacement of OPC, which can positively contribute to the sustainability of the concrete industry because of their availability and environmental friendliness. In particular, rice-husk ash (RHA) and oat-husk ash (OHA), burned under the right conditions, can have a high reactive silica content, representing very potential pozzolans. The mechanical and physical characteristics of both materials are investigated to evaluate the influence on concrete properties. Subsequently, using the environmental product declarations (EPDs) of the material used, a comparative environmental impact analysis between RHA concrete and ordinary concrete having the same resistance class, is presented. It is concluded that the use of RHA as supplementary cementitious material can serve a viable and sustainable partial replacement to OPC for the reduction of CO2 emissions and global warming potential.

Negli ultimi trent’anni, la produzione mondiale di cemento è stata in crescita costante ed è previsto continui ad aumentare almeno fino al 2050 in particolare nei Paesi in via di sviluppo, dove rappresenta un elemento cruciale per l'industrializzazione delle infrastrutture. Ogni tonnellata di cemento Portland ordinario (OPC) prodotta, rilascia, in media, circa 800 kg di CO2 nell'atmosfera ed, in totale, la produzione di cemento nel mondo rappresenta circa il 7% di tutte le emissioni di anidride carbonica prodotte dall'uomo. Il presente documento mira ad approfondire l’utilizzo di prodotti di scarto agricolo nella forma di materiali cementizi supplementari. Infatti, alcuni scarti agricoli, grazie alla loro ampia disponibilità, al loro basso impatto ambientale ed alle loro caratteristiche chimiche, possono contribuire positivamente alla sostenibilità dell'industria del calcestruzzo. In particolare, le ceneri di lolla di riso (RHA) e di lolla d'avena (OHA), incenerite nelle giuste condizioni, possono presentare un alto contenuto di silice attiva e quindi potenziali caratteristiche pozzolaniche. In questo studio, si analizzano le caratteristiche meccaniche e fisiche di entrambi i materiali per valutarne l'influenza sulle proprietà del calcestruzzo. In secondo luogo, utilizzando la dichiarazione ambientale (EPD) dei prodotti utilizzati, si presenta un’analisi comparativa dell'impatto ambientale tra un calcestruzzo contenente RHA ed un calcestruzzo ordinario di medesima classe di resistenza. Si conclude che l'utilizzo di RHA come materiale cementizio supplementare rappresenta un’alternativa sostenibile rispetto all’OPC, in relazione alla riduzione delle emissioni di CO2 ed al potenziale di riscaldamento globale.