Progressi tecnologici

Le palancole in acciaio vengono utilizzate nei porti per l'esecuzione delle pareti delle banchine da quasi 100 anni. Alla fine del XIX secolo hanno sostituito le palancole in legno a causa della scarsa disponibilità di legname.

Da allora, numerosi muri di banchina, moli e frangiflutti in tutto il mondo sono stati costruiti con palancole in acciaio. L'evoluzione delle forme dei profili, unita al miglioramento delle qualità dell'acciaio, ha reso possibile la progettazione di strutture marittime sempre più profonde, in risposta all'aumento delle dimensioni delle navi.

La ricerca e lo sviluppo hanno contribuito a ridurre l'impatto ambientale dell'acciaio in diversi modi. In primo luogo, riducendo la quantità di acciaio necessaria per costruire strutture equivalenti e, in secondo luogo, sviluppando nuovi percorsi produttivi che riciclano l'acciaio.

La durabilità è un importante criterio di sostenibilità e una delle principali sfide per le strutture marittime. L'acciaio e il cemento armato risentono entrambi di questo ambiente difficile. L'industria delle costruzioni è alla ricerca di nuove soluzioni innovative per aumentare la durata e ridurre i costi di manutenzione durante l'intero ciclo di vita.

Il secondo aspetto della sostenibilità è l'ambiente. Le considerazioni finanziarie saranno sempre un parametro chiave nella scelta della soluzione tecnica, ma il mondo sta cambiando e negli ultimi anni gli aspetti ambientali stanno acquisendo sempre più importanza nel complesso processo decisionale.

L'inesorabile progresso delle tecniche di laminazione, insieme allo sviluppo di tecniche di guida più efficienti, ha spinto i produttori di lamiere d'acciaio a migliorare l'efficacia dei loro prodotti, con l'obiettivo di superare i concorrenti. Ad esempio, la riduzione di peso tra le diverse generazioni di profilati per palancole di tipo Z con lo stesso modulo di sezione è significativa: il nuovo AZ®-800, lanciato nel 2015, è più leggero di oltre il 25% rispetto a un equivalente profilato BZ degli anni Cinquanta.

Allo stesso modo, il sistema di pareti in acciaio ad alto modulo di sezione HZ®-M è stato lanciato nel 2008 e batte il vecchio sistema HZ degli anni '70 di almeno il 10% in termini di peso. La sua resistenza massima (modulo di sezione massimo) è stata più che raddoppiata.

Inoltre, tenendo conto dell'aumento fino al 30% della resistenza allo snervamento degli attuali tipi di acciaio, la massa di acciaio necessaria per costruire esattamente la stessa struttura di palancole è diminuita negli ultimi decenni di oltre il 50%!

Soluzioni sostenibili in acciaio per le infrastrutture portuali

I vantaggi che le soluzioni di palancole in acciaio apportano alle infrastrutture portuali sostenibili sono in costante aumento con l'evoluzione dei tipi di acciaio, la riduzione del peso, la protezione dalla corrosione, la riciclabilità e la riduzione dell'impatto ambientale.

 

Pubblicato: 30 novembre 2023

Protezione dalla corrosione

La corrosione è uno dei parametri chiave per l'ottimizzazione di una struttura in acciaio in ambiente marino. È piuttosto difficile stimare la riduzione dello spessore di un elemento in acciaio in acqua di mare, poiché molti parametri influenzano il fenomeno della corrosione. Questi parametri possono variare anche durante la vita utile della struttura. Per migliorare la durata, negli ultimi anni sono emersi nuovi tipi di acciaio specifici per le applicazioni marine. Sulla base di oltre 15 anni di esposizione di campioni di acciaio in acqua di mare in un porto del Regno Unito, i tassi di corrosione misurati dell'acciaio AMLoCor® nella zona di acqua bassa e nella zona di immersione permanente sono fino a 5 volte inferiori a quelli dell'acciaio al carbonio standard.

AMLoCor ha ottenuto un accordo tecnico nazionale tedesco, per cui, anche se contiene più leghe di un acciaio standard utilizzato nelle costruzioni, può essere progettato secondo gli standard internazionali di progettazione dell'acciaio. Ad esempio, nel 2016 sono state installate circa 4000 tonnellate di palancole in AMLoCor nel nuovo Unitterminal del porto di Koege, in Danimarca.

La riduzione dei tassi di corrosione può portare a sezioni di palancole più leggere e può evitare la necessità di rivestimenti. Si tratta di una tipica situazione win-win per l'ambiente.

Contribuire all'economia circolare

Infine, un'espressione di moda oggi è l'economia circolare, che comprende il riutilizzo di prodotti e materiali, riducendo di conseguenza lo spreco di risorse naturali. Le palancole in acciaio sono state un precursore, perché possono essere riutilizzate più volte per scavi temporanei prima di essere demolite e, a volte, sono persino riutilizzate in strutture permanenti. Abbiamo visto palancole che sono state utilizzate fino a 10 volte. Il noleggio delle palancole contribuisce anche all'economia circolare (riutilizzo).

La sostenibilità è un obiettivo fondamentale per le nuove infrastrutture portuali del futuro. Sarà sicuramente una sfida, e le soluzioni innovative in acciaio possono sicuramente contribuire al raggiungimento di questo obiettivo cruciale.

Riciclabilità, EPD, and LCA

L'acciaio è durevole e resistente, ma ha un'altra straordinaria proprietà: può essere riciclato più e più volte. Il riciclo preserva le risorse naturali e contribuisce quindi a un mondo più sostenibile. L'acciaio è un materiale ecologico e il 100% dell'acciaio di qualsiasi struttura può essere recuperato e riciclato.

La sfida nella costruzione dei porti è che le vecchie strutture non vengono sempre smantellate, ma tra qualche decennio il recupero dei diversi materiali da costruzione per un'ulteriore lavorazione, preferibilmente il riciclaggio, sarà un pensiero naturale per ogni proprietario di progetto. L'industria edilizia tiene già conto dei criteri ambientali, ad esempio nella certificazione degli edifici "verdi" (marchi come LEED, BREEAM, ecc.). È da notare che alcune amministrazioni europee implementano già criteri sostenibili nelle loro gare d'appalto di opere pubbliche, sulla base della "Direttiva 2014/24/UE del Parlamento europeo e del Consiglio del 26 febbraio 2014 sugli appalti pubblici". Un metodo è quello di monetizzare i diversi criteri di sostenibilità, ad esempio assegnando crediti sulla base di una LCA (i materiali ecologici ottengono più crediti).

La difficoltà nel confrontare soluzioni alternative dal punto di vista ambientale è la mancanza di informazioni affidabili sull'impatto ambientale di ciascun materiale. Non è facile calcolare gli effetti dell'installazione, della fase di utilizzo e del riciclo dopo la vita utile. I principali fattori che contribuiscono all'impatto ambientale di una struttura devono essere analizzati attraverso una valutazione del ciclo di vita (LCA) secondo gli standard ISO, tenendo conto di ogni fase della struttura, compreso il riciclo del materiale.

Una Dichiarazione Ambientale di Prodotto (EPD) per un prodotto specifico (uso specifico) semplifica tali confronti. Consiste in una LCA che utilizza i dati forniti da uno o più stabilimenti di produzione (acciaierie e laminatoi) per prodotti specifici. Le ipotesi sui tassi di riutilizzo e riciclaggio dipendono dall'utilizzo dei prodotti. Le palancole in acciaio possono essere riutilizzate più volte, per applicazioni temporanee, ma la maggior parte di esse viene impiegata in strutture permanenti per una vita utile che va da 30 a 100 anni. Alcuni moduli, come la produzione dalla culla al cancello (moduli A1-A3 della norma EN 15804) sono obbligatori. Altri sono lasciati alla scelta del produttore.

ArcelorMittal è il primo produttore di palancole in acciaio ad aver pubblicato una EPD peer-reviewed secondo gli ultimi standard ISO ed EN per i prodotti in acciaio nel 2016, e una EPD più specifica per EcoSheetPiles™, che sono palancole prodotte esclusivamente da rottami attraverso un forno elettrico ad arco (EAF), nel giugno 2018.

Il prossimo passo del settore dovrebbe essere lo sviluppo di strumenti e calcolatori più semplici da usare per eseguire il confronto di LCA con materiali diversi. È importante ricordare che le LCA devono confrontare le alternative per la stessa unità funzionale.

Le LCA eseguite da ArcelorMittal in passato hanno dimostrato che per un paio di configurazioni di pareti di banchina, l'acciaio ha un'impronta ambientale inferiore rispetto ai materiali alternativi, a condizione che gli elementi in acciaio siano recuperati e riciclati dopo la vita utile della struttura.

A titolo di esempio, il grafico seguente mostra una LCA semplificata per il parametro "Potenziale di riscaldamento globale" (CO2) utilizzando ipotesi realistiche per un progetto in Danimarca in cui 2235 t di palancole prodotte a Belval, in Lussemburgo, sono state trasportate per ferrovia ad Anversa, in Belgio (circa 328 km) e poi per nave a Kalundborg, in Danimarca (circa 1285 km). Ci possono essere enormi differenze tra le EPD e le ipotesi fatte in una LCA per un progetto specifico. Chiaramente, il trasporto ha un impatto molto ridotto sull'impronta di carbonio complessiva della soluzione. Anche l'installazione, la manutenzione e lo smantellamento possono essere quasi sempre trascurati (non sono rappresentati nel grafico). Il grafico seguente si basa su un tasso di riciclaggio del 99% dell'acciaio e nessun riutilizzo.

Il parametro chiave è senza dubbio il tasso di riutilizzo e riciclaggio. La via del forno elettrico ad arco (EAF) riduce significativamente l'impatto ambientale di una soluzione a pali di lamiera. Il modulo D tiene conto dell'influenza del riutilizzo e del riciclaggio dell'acciaio, ma poiché non è obbligatorio dichiararlo, alcune autorità non lo considerano nell'LCA. A nostro avviso, il modulo D dovrebbe essere sempre considerato, come avviene ora per la norma europea EN 15804-A2 del 2019.


Testo:
João Martins, ArcelorMittal Sheet Piling (VII Congreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas, 2019)
Constructalia (introduzione, titoli)

Immagini:
© ArcelorMittal Sheet Piling