Ta članek Zadaj za sceno je bil objavljen LiveScience v sodelovanju z Nacionalno znanstveno fundacijo.
Če želite pripraviti nekaj okolju prijaznega cementa, samo zmešajte dve skodelici granuliranega vrtnega apnenca, eno skodelico mlete granulirane žlindre in tri žlice sode pepela (to je natrijev karbonat). Rezultat je močna, trajnostna in ekonomična alternativa navadnemu portlandskemu cementu (OPC), vodilnemu v cementarni industriji. Raziskovalci iz skupine Michela Barsouma na univerzi Drexel v zadnjih nekaj letih pripravljajo to navidezno novo tehnologijo, vendar se njen izvor vrača veliko dlje, kot se morda zaveda.
V Veliko Egipčanske piramide. Barsoumova skupina je izvedla raziskave, za katere se je zdelo, da dokazujejo, da so nekateri kamni v piramidah odstranjeni z uporabo starejše oblike cementa, ne pa izrezan iz apnenca. Če so bili nekateri materiali, ki so bili uporabljeni za gradnjo piramid, resda odlite in trajajo že 4500 let, zakaj jih ne bi uporabili pri današnjih gradbenih materialih, se je vprašal?
"OPC je odgovoren za 5 do 8 odstotkov svetovne količine CO in porabi ogromno energije," pravi Alex Moseson, sodelavec, ki zdaj prevzema Barsoumovo alternativo na trgu.
Sestavine cementa Greenstone
Razlika med cementom Greenstone, ki ga je ustvaril Drexel, in običajnim portlandskim cementom je v uporabljenih sestavinah in metodah. Greenstone je alkalno aktiviran cement (AAC), ki pri izdelavi ne potrebuje ogrevanja. Namesto tega se AAC opira na reciklirane sestavine, ki so takoj na voljo - večinoma industrijske odpadke, ki so že bili segreti. Sem spadajo leteči pepel, dimniške saje, ujete iz elektrarn na premog in žlindra, kar je stranski produkt procesa, ki železovo rudo spremeni v železo.
Zaradi tega se je okoljski vpliv Greenstona na okolje močno razlikoval od OPC-ja, saj ima 97 odstotkov manj porabljene energije in tudi proizvedenega CO2. Poleg tega pripravljena razpoložljivost surovin prinaša stroške izdelave z 75 USD na tono na približno 50 USD na tono. S pričakovanimi emisijami za ogljik Greenstone prinaša dodatnih 5 do 20 USD na tono ugodnosti.
Toda kako se primerja z OPC v uspešnosti? "Naši rezultati in literatura potrjujejo, da deluje bolje ali bolje kot OPC," pravi Barsoum. Skupina je blizu, da so se preizkusili v industriji cementa, ki so določili merila trdnosti, nastavljenega časa in volumetrične stabilnosti.
Kar je pomembno, pravi Moseson, „Vedno smo delali na cementu, ki deluje v resničnem svetu, ne le v laboratoriju. To pomeni stabilnost polic, obdelovanje, strjevanje v sobni temperaturi, enostaven transport in še več. "
Moseson je zasledil takšno uporabo v resničnem svetu, ko je na IIT Bombaju v Bombaju izvajal raziskave za svojo disertacijo. Sodeloval je z lokalnimi raziskovalci, da je razvil AAC, ki je izpolnjeval standarde, določene v Indiji za cement, in preučil, kako lahko proizvodnja Greenstona opolnomoči ljudi, ki živijo v nesrečah. Danes glavni proizvajalec cementa trenutno pregleduje tri izdelke iz lokalnih materialov, ki uporabljajo lokalno orodje in delovno silo.
Skupina je prevzela Greenstone in ustanovila podjetje, Greenstone Technologies, Inc. Znanstvene rezultate o svojih ugotovitvah so začeli objavljati leta 2009 in objavo novembra 2011 v Cementni in betonski kompoziti razpravljali o praktičnem potencialu zelenega cementa Drexel. Raziskovalci se trenutno pogovarjajo z vlagatelji in možnimi partnerji. Ali obstajajo ovire za dajanje cementa Drexel na trg manjših stroškov, zmanjšanega onesnaževanja in večje učinkovitosti? "Izzivi za to, da se to sprosti na trg, vključujejo razlike med surovinami in čas, ki je potreben za potrditev novega materiala," pravi Moseson. „Medtem ko nam naše raziskave omogočajo nadomestitev variacij, bi to pomagalo, če bi predelovalci razmišljali o letečem pepelu in žlindri kot stranskih izdelkih, kar bi pomagalo standardizirati te materiale za uporabo v cementu.
»Moramo premagati tudi močne tržne sile. OPC je 300 milijard dolarjev globalni trg in prepričati gradbenike in panoge, da uporabljajo nekaj drugega, je težko. Izziv je tudi prepričanje ljudi, da bo naš cement trajal tako dolgo kot OPC, ko bo novejši. " Poleg tega njihovega izdelka ni mogoče patentirati zaradi velikega števila predhodnih znanj - ali predhodnega znanja, povezanega s tehnologijo - že od petdesetih let, kar je včasih odvračilno za vlagatelje. Kljub tem oviram se zanimanje za njihovo delo povečuje.
Zanimivo je, da AAC ni povsem nov. V petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja se je v nekaterih stavbah nekdanje Sovjetske zveze uspešno uporabljala oblika AAC. Poleg velikih piramid v Egiptu je veliko navdiha za to raziskovanje prišlo iz starega Rima. "Vse, kar so Rimljani zgradili, je bilo narejeno iz podobnih sestavin," pravi Moseson. "Čeprav 2000 let ne bomo vedeli, ali ima naša dolga življenjska doba rimske zgradbe, nam daje predstavo o tem, kako obstajajo moč te stvari."
Opomba urednika: Raziskovalci, predstavljeni v člankih Za prizori, so podprli Nacionalna znanstvena fundacija, zvezna agencija, ki je zadolžena za financiranje osnovnih raziskav in izobraževanja na vseh področjih znanosti in tehnike. Vsa mnenja, ugotovitve in sklepi ali priporočila, izražena v tem gradivu, so avtorjeva in ne odražajo nujno stališč Nacionalne znanstvene fundacije. Glej Za arhivom prizorov.
