11
conglomerati di materiale minuto, come frammenti di pietra. Ma
furono i Romani a dare un grande impulso all’impiego di calcestruzzo:
l’utilizzo di un conglomerato calce-pietre trova documentazione già
nel 300 a.C. e lo stesso termine calcestruzzo deriva da “calcis
structio”, che sta ad indicare proprio una struttura a base di calce7. Nel
I secolo a.C. la sostituzione della sabbia con la pozzolana incrementò
notevolmente la resistenza del calcestruzzo e ne permise nuovi
impieghi in quanto, non necessitando più del contatto con l’aria, era in
grado di indurire anche in acqua.
Con la caduta dell’Impero Romano d’Occidente si registrò un
progressivo e netto peggioramento della tecnica delle costruzioni che
proseguì per tutto il medioevo, a causa dell’abbandono dell’impiego di
pozzolana e dello scadimento dei materiali impiegati e delle modalità
costruttive.
Per ritornare ai livelli di qualità delle costruzioni della Roma
Imperiale è necessario attendere il risveglio scientifico del XVIII
secolo. L’ingegnere inglese John Smeaton ottenne la calce idraulica
dalla cottura di calcare ed impurità argillose, e con l’ausilio della
moderna scienza chimica iniziarono ad essere prodotti i primi leganti
idraulici industriali, chiamati cementi, ottenuti dalla cottura di miscele
artificiali di materiali differenti. Nel 1796 Parker fabbricò il primo
cemento a presa rapida che da lui prese il nome, ma nel 1824 un
muratore inglese, Joseph Aspdin, realizzò il tipo di cemento che
ancora oggi è il più impiegato nella preparazione del calcestruzzo: era
il cemento Portland, un legante idraulico ottenuto dalla macinazione
7
Col termine “caementum structile” si faceva invece riferimento a frammenti di pietra compattati
da un legante (Sersale, 2006)
12
del clinker, così chiamato a causa della somiglianza del conglomerato
ottenuto con la roccia presente nell’isola di Portland. La notevole
diffusione del calcestruzzo avvenne però alla fine del XIX secolo8 con
l’avvento del calcestruzzo armato9, reso possibile dalla rivoluzione
industriale che pose a disposizione dei costruttori ghisa ed acciaio a
costi competitivi; l’unione delle proprietà di resistenza alla
compressione del calcestruzzo con quella di resistenza alla trazione
dell’acciaio permise la realizzazione di strutture sempre più ardite.
Intorno agli anni ’60 del secolo scorso, l’inizio di una crescita
vertiginosa della produzione mondiale di cemento ha dato vita ad una
nuova branca della chimica e della fisica, la scienza del calcestruzzo,
che ha condotto all’introduzione di aggiunte ed additivi accessori, in
grado di migliorare comportamento e prestazioni delle miscele.
Negli anni ’90 la scoperta di nuovi additivi ha permesso un progresso
straordinario in termini di riduzione dell’acqua necessaria per
l’impasto, e sono nati i calcestruzzi innovativi, dotati di prestazioni
estreme10.
In conclusione, il calcestruzzo ed il cemento sono materiali “antichi” e
“moderni” al tempo stesso: antichi perché possiedono una storia
ultracentenaria alle spalle, moderni perché le innovazioni tecnologiche
8
La produzione industriale di cemento iniziò di fatto in Inghilterra dal 1850. Negli altri paesi vi
furono alcuni ritardi, ma intorno al 1880 l’industria del cemento aveva iniziato a consolidarsi
anche in Germania, in Francia e in Italia (Bianchi, 1980).
9
In Santarella (1992) si trova una dettagliata rassegna delle caratteristiche del conglomerato
cemento armato.
10
Riguardo all’argomento dei calcestruzzi innovativi è fiorita una copiosa letteratura negli ultimi
anni: si veda Collepardi e altri (1995), Coppola (1997), Collepardi e altri (1998), Aitcin (2000),
Collepardi (2000) e Collepardi (2001).
13
che si sono susseguite hanno permesso di incrementarne le proprietà e
di adattare le possibilità di utilizzo alle esigenze dei tempi.
1.2 L’ARTICOLAZIONE PRODUTTIVA DEL CALCESTRUZZO11
Il calcestruzzo è il prodotto industriale da costruzione più usato nel
mondo12. Il suo largo impiego deriva da due fattori principali: le
eccellenti caratteristiche di resistenza e durata nel tempo e la
possibilità di realizzazioni diverse tra loro.
Il calcestruzzo può essere paragonato ad una roccia conglomerata
creata per via artificiale, che nasce dalla miscelazione di aggregati,
cemento ed acqua13. A volte, per ottenere particolari prestazioni, oltre
agli ingredienti base della composizione del calcestruzzo vengono
aggiunti degli additivi di varie tipologie sciolti in acqua.
Gli aggregati fungono da scheletro portante; generalmente vengono
impiegati aggregati naturali dalla forma arrotondata, perché rendono
l’impasto nella sua fase liquida più maneggevole, ma talvolta per
scarsità di materiale naturale o per ragioni tecniche, si utilizzano
anche inerti frantumati.
Il cemento è un legante idraulico che si presenta sotto forma di
polvere finissima; legante in quanto ha la capacità di legare elementi
solidi inerti, idraulico in quanto indurisce combinandosi con l’acqua.
Il cemento nasce da materie prime di origine naturale, rocce calcaree
ed argilla, estratte da giacimenti naturali situati generalmente in
11
Le informazioni presenti in questo paragrafo sono state fornite dalla Consulta per il
Calcestruzzo.
12
Le caratteristiche e i vantaggi presentati del calcestruzzo come materiale da costruzione sono
oggetto dei lavori di Pomeroy (1990) e Alunno Rossetti (2007).
13
Dalle parole di Pier Luigi Nervi: “Il fatto di poter creare pietre, fuse di qualunque forma,
superiori alle naturali poiché capaci di resistere a tensione, ha qualcosa di magico”.
14
prossimità delle cementerie. Queste materie prime sono trasportate
negli stabilimenti di produzione dove vengono opportunamente dosate
ed addizionate ad altri elementi, prima di essere macinate in frantoi e
mulini. Il risultato di questo primo processo è la farina cruda, che
viene inserita in appositi forni per essere sottoposta a cottura. La
cottura può avvenire secondo tre metodologie: via umida, via
semisecca, via secca; nella via umida la farina presenta un tenore di
umidità del 18-45% e si presenta come una melma, nella via
semisecca il tenore scende al 10-20% e la farina ha la consistenza di
granuli, nella via secca il tenore di umidità è inferiore all’1% e la
farina viene alimentata nel forno sotto forma di polvere. Le tecnologie
a via umida e a via semisecca sono sempre più in disuso a causa
dell’elevato consumo termico, e le moderne cementerie utilizzano
quasi esclusivamente il processo a via secca. Nonostante ciò, l’energia
termica necessaria per produrre il cemento resta molto elevata e la
grande richiesta di energia provoca un notevole rilascio in atmosfera
di biossido di carbonio, responsabile dell’effetto serra.
Attraverso la cottura della farina secca si produce il clinker14,
componente principale del cemento. Il clinker, dopo essere stato
immagazzinato in grandi silos, subisce il processo detto macinatura
del cotto, in cui avviene la macinazione e miscelazione del materiale
con gesso e altri additivi, come loppe, ceneri volanti e calcari, in
funzione delle diverse tipologie di cemento. Dopo quest’ultimo
processo il cemento è pronto per essere trasportato a destinazione
14
Il clinker può essere naturale o artificiale: naturale se ottenuto da un’unica materia prima
(marna) contenente gli elementi base (calce, silice, allumine e ossido ferrico) nelle giuste
proporzioni; artificiale se ottenuto da più materie prime miscelate in adeguate proporzioni prima
della cottura (Pozzi, 1996).
15
sfuso o in sacchi. Quello appena illustrato è il ciclo completo, che
impiega materie prime provenienti dalle cave e produce cemento15; ma
non tutte le cementerie sono dotate di impianti a ciclo completo,
poiché vi sono anche semplici centri di macinazione che acquistano
clinker ed eseguono solamente la fase finale del processo, la
macinatura del cotto, per ottenere il cemento richiesto.
Sebbene possa essere utilizzato direttamente in cantiere per la
fabbricazione del calcestruzzo, oggi questo tipo di impiego è
minoritario, in quanto la principale destinazione del cemento sono le
centrali di betonaggio, dove viene trasformato in calcestruzzo
preconfezionato. Sempre più spesso, infatti, il processo di produzione
del calcestruzzo prevede la realizzazione di calcestruzzo già pronto da
utilizzare, promosso da molte aziende specializzate e associazioni
impegnate nella difesa del calcestruzzo di qualità. Nelle centrali di
betonaggio è infatti possibile produrre un calcestruzzo con prestazioni
ben definite, la cui composizione, in base ai requisiti che dovrà
possedere, è oggetto di un apposito studio, chiamato mix design,
effettuato dal produttore.
Le centrali di betonaggio sono di due tipi: centrali di semplice
dosaggio, in cui i componenti vengono solamente dosati mentre la
miscelazione avviene nell’autobetoniera, e centrali con
15
Secondo l’analisi fornita dal Bilancio Consolidato 2008 di Lafarge, la scomposizione dei costi di
produzione del cemento nel 2008 risulta essere la seguente: energia 32% (29% nel 2005), materie
prime e di consumo 29% (27%), costi di produzione, manodopera e manutenzione 28% (32%),
svalutazioni 11% (12%). Appare evidente negli ultimi quattro anni l’incremento della porzione
attribuita ai costi per materie prime ed energia.
16
premiscelazione forzata16, in cui i componenti vengono dosati e
miscelati in un miscelatore fisso per ottenere un impasto omogeneo17.
Ottenuto il calcestruzzo, il materiale deve essere trasportato attraverso
particolari mezzi che permettano una continua miscelazione del
prodotto affinché mantenga le caratteristiche di fluidità che servono
alla realizzazione delle opere da costruzione. I veicoli utilizzati per
questa funzione sono le autobetoniere, che possiedono un tamburo
roteante che permette il continuo movimento del calcestruzzo e
impedisce l’essiccamento. Il tempo di consegna è una variabile
cruciale dell’intero processo produttivo, in quanto il calcestruzzo non
può essere trasportato, per ragioni tecniche ed economiche, a distanze
superiori all’ora di trasporto.
Giunto in cantiere, il calcestruzzo è pronto per la messa in opera; per
messa in opera si intende il metodo di utilizzo del materiale per
un’opera edilizia, ovvero la cosiddetta “gettata”, attraverso cui si
costituiscono lastre di calcestruzzo per basi o pavimentazioni, oppure
l’inserimento attraverso stampi detti casseforme che permettono di
dare al materiale la forma desiderata. Se all’impasto vengono aggiunti
16
Le strutture possono inoltre essere fisse o mobili a seconda della grandezza dell’impianto. Gli
impianti produttivi possono essere di tre tipi: orizzontali, verticali o mobili. Le prime due categorie
usufruiscono di mescolatori fissi a loro volta suddivisi in formule ad asse orizzontale o ad asse
verticale e di solito garantiscono una adeguata miscelazione, pur richiedendo costi maggiori.
17
La produzione di calcestruzzo non è, a differenza di quella del cemento, capital-intensive in
quanto viene realizzata in impianti costituiti da un magazzino per lo stoccaggio delle materie
prime e da macchinari che ne permettano il mescolamento e il versamento del conglomerato nelle
autobetoniere.
17
acciaio o ferro per ottenere costruzioni più solide si parlerà di
calcestruzzo armato18.
Anche se in taluni mercati, come quello italiano, è notevole la
presenza di produttori di piccole dimensioni che si concentrano
esclusivamente sulla fase finale della produzione del cemento o in
quella della produzione di calcestruzzo, i grandi gruppi multinazionali
controllano tutte le fasi del ciclo produttivo, dal possesso delle cave
per estrarre le materie prime, ai forni per ottenere il clinker, alle
centrali di betonaggio per produrre il calcestruzzo preconfezionato,
fino ad un parco automezzi di proprietà per trasportare il materiale nei
cantieri.
18
Il Bilancio Consolidato 2008 di Lafarge fornisce la scomposizione dei costi relativa alla
produzione di calcestruzzo: i costi per materie prime, pur variando da paese a paese, contano per
circa il 70% del costo complessivo (e il cemento incide per più della metà di questi costi), mentre
la seconda maggiore componente è costituita dai costi di consegna, che incidono per il 20% del
costo totale.
Figura 1.1 – Le attività di produzione del cemento e del calcestruzzo.
Elaborazione propria.
18
2 CARATTERISTICHE DEL MERCATO CEMENTIERO
2.1 CARATTERISTICHE DELL’OFFERTA E DELLA DOMANDA
DI CEMENTO
L’offerta e la domanda dell’industria cementiera presentano alcune
peculiarità che contribuiscono a spiegare le particolari caratteristiche
di questo settore.
La produzione di cemento gode di rilevanti economie di scala che si
manifestano esclusivamente a livello di singolo impianto produttivo,
in quanto il carattere locale del mercato cui le imprese si rivolgono
non permette di usufruire di considerevoli vantaggi di scala
relativamente a strutture produttive multi-impianto19. Numerosi studi
empirici hanno confermato che negli ultimi 50 anni la dimensione
ottima minima per impianto è costantemente aumentata: da una
capacità ottima minima di circa 300.000 tonnellate annue nei primi
anni ’50 (Loescher, 1959) già nel 1975 la stima raggiunge il milione
di tonnellate (Carlsson, 1978)20.
Una seconda peculiarità dell’offerta è costituita dagli ingenti costi di
trasporto. Il cemento è infatti un materiale pesante e voluminoso in
relazione al suo valore e in più, dato che l’esposizione prolungata
all’aria può portare a prese spontanee, deve essere trasportato in
sacchi o mezzi speciali. Come risultato di queste caratteristiche i costi
di trasporto sono estremamente rilevanti in relazione ai costi di
19
Si veda Sherer e altri (1975) per un confronto internazionale dei vantaggi provocati dalle
strutture produttive composte da una pluralità di impianti.
20
Numerose sono state le analisi empiriche finalizzate allo studio della dimensione ottima degli
impianti di cemento; tra queste: Bain (1956), Weiss (1964), Battara (1965), Allen (1971), Prattern
(1971) e Norman (1978).
19
produzione21. Uno studio di Scherer e altri (1975) poneva il cemento
al secondo posto tra le industrie negli Stati Uniti col maggior rapporto
costi di trasporto-costi di produzione, secondo solo ai gas industriali.
Se si considera che il raggio competitivo di un tipico impianto di
cemento non supera i 300 chilometri, si comprende che il mercato di
riferimento dell’industria cementiera è locale per natura22. Bisogna
precisare inoltre che questi problemi di trasporto si applicano sia al
prodotto finito che alle materie prime, cosicché gli impianti di
cemento devono essere attentamente posizionati tenendo conto sia
della localizzazione delle cave di materie che dei centri di consumo
(Bianchi, 1980). L’esiguità delle transazioni internazionali di cemento
conferma quanto affermato: gli scambi transnazionali si concentrano
quasi esclusivamente nella commercializzazione del clinker alla quale
ci si rivolge unicamente se la propria domanda non può essere
soddisfatte dall’offerta interna, considerando la minore convenienza di
un simile approvvigionamento.
La presenza contemporanea di economie di scala e di ingenti costi di
trasporto che limitano il raggio di vendita provoca un trade-off nella
scelta della dimensione ottimale dell’impianto e nella determinazione
del livello ottimale di produzione. Un maggior livello produttivo,
infatti, sfrutta maggiormente la capacità dell’impianto e permette una
riduzione dei costi unitari di produzione; ma la maggiore produzione
dovrà tendenzialmente essere allocata ad un maggior numero di
clienti, posizionati a distanza maggiore dall’impresa, che dovrà
21
Per ulteriori considerazioni sugli effetti che gli alti costi di trasporto determinano sulle
caratteristiche produttive del settore si veda Bianchi (1980).
22
Da cui il comune assioma “il cemento non viaggia”.
20
sostenere più elevati costi di trasporto. Ne consegue che la
determinazione del livello produttivo ottimale dovrà necessariamente
considerare gli effetti contrastanti determinati dai due elementi appena
esposti.
La possibilità di rivolgersi ad un mercato che, a causa della natura del
prodotto, è forzatamente locale spiega perché storicamente l’industria
cementiera è stata frammentata a livello globale, con molti mercati
serviti da produttori locali. Solo negli ultimi decenni sono state
osservate dinamiche di concentrazione, prima in Europa a partire dagli
anni ’70, poi negli USA ed infine in Asia; ancora oggi i maggiori
produttori mondiali23 competono coi produttori locali in numerosi
mercati. I nuovi entranti si trovano a fronteggiare significativi costi
iniziali in quanto la produzione di cemento è altamente capital-
intensive: per costruire una nuova linea produttiva a via secca da un
milione di tonnellate annue occorrono tra i 50 e i 160 milioni di euro a
seconda del paese.
Un’ultima caratteristica dell’offerta del settore cementiero è
rappresentata dagli ingenti consumi energetici e dagli impatti
ambientali provocati dalle diverse fasi del ciclo produttivo. I processi
di produzione del cemento richiedono infatti un considerevole
fabbisogno energetico, in considerazione delle elevate temperature da
23
Attualmente i maggiori produttori cementieri internazionali, sulla base del fatturato estrapolabile
dai bilanci consolidati, sono: Lafarge (Francia), Cemex (Messico), Holcim (Svizzera),
HeidelbergCement (Germania), Italcementi (Italia), Ube Industries (Giappone), Siam (Tailandia),
Buzzi Unicem (Italia).
21
raggiungere nel forno di cottura (fino a 1500°C)24, dell’energia
elettrica necessaria per macinare il prodotto e della quantità di
materiale utilizzato; l’energia utilizzata negli impianti è in parte
prodotta direttamente all’interno degli stessi impianti e in parte
acquistata dall’esterno25. Le cementerie producono un elevato livello
di emissioni in atmosfera, costituite principalmente da emissioni
gassose, quali ossidi di zolfo e azoto, gas serra legati al processo di
combustione e al processo di decarbonatazione delle materie prime e
da polveri derivanti dal processo di macinazione. Relativamente agli
impatti della filiera produttiva sull’ambiente, essi sono rilevanti sia a
monte che a valle del ciclo produttivo; in particolare la gestione delle
cave da cui si estraggono le materie prime impiegate determina una
serie di problemi legati allo sfruttamento del territorio circostante e
richiede azioni di contenimento degli effetti sull’ecosistema, così
come le differenti modalità di trasporto impiegate producono livelli di
inquinamento differenti.
Anche la domanda di cemento, costituita principalmente dal settore
delle costruzioni, presenta delle caratteristiche peculiari che giocano
un ruolo rilevante nell’organizzazione della produzione da parte delle
imprese.
A livello di paese si osserva una stretta correlazione tra la domanda
nazionale di cemento e la crescita del valore di reddito pro-capite, che
24
La temperatura di cottura non deve raggiungere in ogni caso quella della vetrificazione completa
della massa, ma della scorificazione, e deve decrescere con l’aumentare del contenuto di argilla.
(…) il limite conveniente di temperatura non è inferiore a 1350 °C (Santarella, 1998).
25
Le informazioni sono tratte dal Primo Bilancio Ambientale 2007 Cementir.
22
può essere considerato connesso al livello di industrializzazione della
nazione.
Grafico 2.1 – Correlazione tra consumo di cemento pro-capite e reddito pro-capite a livello
internazionale. Fonte: Bilancio Consolidato Lafarge 2008.
Dal grafico 2.1 è possibile notare come il consumo di cemento tenda a
crescere in modo più sostenuto nei paesi cosiddetti emergenti, che
sperimentano ancora un livello di reddito pro-capite particolarmente
ridotto. Nei paesi maturi, invece, la domanda di cemento si collega ad
altre variabili macroeconomiche, in particolare al livello delle
infrastrutture e al livello di spesa, pubblica e privata, nelle costruzioni;
poiché tali variabili sono strettamente connesse alla congiuntura
economica di periodo, anche le performance dell’industria cementiera
seguono gli andamenti ciclici dell’economia26.
26
Il settore cementiero è una delle industrie anti-cicliche per eccellenza: in periodi recessivi i
governi realizzano infatti sostenuti investimenti infrastrutturali per ottenere il rilancio
dell’economia.
Alcuni economisti hanno però sollevato dubbi sull’efficacia di tali misure: lavoce.info in un
articolo del 10 luglio 2003 ha illustrato come gli investimenti infrastrutturali non rilancino
l’economia. L’industria cementiera è infatti capital-intensive, con un impatto limitato
23
All’interno dei singoli paesi, inoltre, la domanda primaria di
costruzioni non è omogenea territorialmente, in particolar modo nelle
nazioni di maggiori dimensioni che possono registrare andamenti
fortemente diversificati al loro interno27.
Oltre al fattore geografico occorre considerare anche il fattore
meteorologico, che incide notevolmente sull’attività edilizia: sotto il
profilo temporale il settore delle costruzioni è soggetto ad intense
fluttuazioni stagionali e accidentali che si riflettono in forti
oscillazioni della domanda di prodotto.
Le caratteristiche della domanda e dell’offerta appena esposte
descrivono il mercato all’interno del quale operano i produttori di
cemento: un mercato essenzialmente locale a causa degli alti costi di
trasporto da affrontare per le caratteristiche tecniche del cemento, in
cui competono sia multinazionali che produttori locali, in cui si
fronteggia una domanda fortemente disomogenea sul piano spaziale e
variabile su quello temporale; gli alti costi di stoccaggio fanno sì che
le scorte possano fungere solo limitatamente da ammortizzatori tra
domanda e offerta, così come la rilevanza dei costi di trasporto
determina l’impossibilità di compensare picchi e vuoti di domanda tra
aree diverse.
sull’occupazione, è un settore tecnologicamente maturo che non produce grande innovazioni, è
poco aperto alla concorrenza in virtù delle proprie caratteristiche locali, ha tempistiche prolungate
che mal si conciliano con l’esigenza di un intervento tempestivo e produce dannosi impatti
sull’ambiente.
27
Le caratteristiche della domanda di cemento sono presentate nella dettagliata analisi del settore
cementiero italiano di Pozzi (1996).
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