Novi materijal bez cementa utire put „zelenom“ betonu

Novi vezivni materijal na bazi otpadnog pepela

Razvijen je novi vezivni materijal koji bi mogao zamijeniti glavni sastojak betona - cement. Radi se o ekološki prihvatljivom materijalu dobivenom od pepela elektrana na ugljen. Osim što sam novi materijal nije štetan po okoliš prilikom njegove upotrebe, dobiva se iz otpada industrije koja ima velik utjecaj na emisije stakleničkih plinova čime se on nastoji smanjiti.

Učinkovita zamjena cementu

Inženjeri su razvili kompozitno vezivo primarno izrađeno od pepela - nusproizvoda u elektranama koje rade na ugljen, a koje može zamijeniti portland cement u betonu. Inženjeri navode kako materijal ne sadrži cement te je ekološki prihvatljiv.

Vezivo od pepela ne zahtijeva visokotemperaturnu obradu portland cementa, a nedavna ispitivanja pokazuju da ima jednako dobru tlačnu čvrstoću i nakon sedam dana stvrdnjavanja. Također, beton s novim materijalom zahtijeva samo mali dio kemikalija za aktivaciju na bazi natrija korištenih kako bi portland cement dovoljno očvrsnuo prilikom sušenja.

Svake se godine diljem svijeta proizvede više od 20 milijardi tona betona u proizvodnom procesu koji doprinosi globalnim emisijama stakleničkih plinova s pet do deset posto ugljikovog dioksida, a u emisijama ga nadmašuju samo promet i energija kao najveći proizvođači emisija stakleničkih plinova.

Proizvođači često koriste malu količinu pepela bogatog silicijem i aluminijem, kao dodatak portland cementu u betonu.

„Industrija obično miješa pet do 20 posto pepela u cement kako bi ga učinila ekološki prihvatljivim, ali značajan dio mješavine i dalje čini cement“, kaže Rouzbeh Shahsavari, docent civilnog inženjerstva i ekoinženjerstva te znanosti o materijalima i nanoinženjerstva na Sveučilištu Rice.

Prijašnji pokušaji potpune zamjene portland cementa s komponentama pepela zahtijevali su veliku količinu skupih aktivatora na bazi natrija koji imaju negativan učinak na okoliš. „Uz sve to, ispali su na kraju skuplja opcija od samog cementa“, dodaje Shahsavari.

Istraživači su koristili Taguchijevu analizu, statističku metodu razvijenu za sužavanje velikog broja mogućih stanja kemijskog sastava, te računalnom optimizacijom pronašli najbolje omjere miješanja.

To je uvelike unaprijedilo strukturu i mehaničke kvalitete sintetiziranih kompozita te vodi ka optimalnoj ravnoteži kalcijem bogatog pepela, nanosilikata i kalcijevog oksida s manje od pet posto udjela natrijevog aktivatora.

Sferne čestice tipa C pepela koje koriste inženjeri Sveučilišta Rice za izradu cementnog veziva za beton / Fotografija: Multiscale Materials Laboratory

Iskoristivost pepela ovisi o tipu ugljena

„Većina prijašnjih radova usmjerena je na takozvani tip F pepela, koji je ostatak gorenja antracita ili bitumenskog ugljena u elektranama te sadrži nisku razinu kalcija“, kaže Shahsavari. „No na globalnoj razini, postoje značajni izvori ugljena nižeg razreda poput lignita ili sub-bitumenskog ugljena. Njihovo spaljivanje rezultira pepelom s visokim udjelom kalcija ili tipom C pepela, kojega je dosta teže aktivirati.“

„Naš rad pruža održiv put za učinkovitu i ekonomičnu aktivaciju ovih tipova pepela, s visokom razinom kalcija, utirući put za ekološki odgovornu proizvodnju betona. Budući rad procijenit će takva svojstva kao dugoročna i izdržljiva“, dodaje Shahsavari.

Shahsavari smatra da bi ista strategija mogla biti korištena za pretvaranje drugog industrijskog otpada, kao što je troska zaostala nakon visokih peći i rižine ljuske, u ekološki prihvatljive cementne materijale bez korištenja samog cementa.

Barbara Kalebić / Ekovjesnik

VEZANE VIJESTI

Čista energija je od vitalne važnosti, ali još uvijek nije dovoljna

Postoje određeni problemi koje čiste energije vjetra i Sunca ipak ne mogu u potpunosti riješiti. Živimo u razdoblju razvitka tehnologija negativnih emisija i moramo otvoreno razmišljati o svim mogućnostima izbora, a dvije nove studije daju nam moguća rješenja budućih izazova.

Betonski krov kao prekretnica u razvoju solarne energije

Švicarski znanstvenici razvili su novu formu krovnog oblikovanja koja može iskoristiti solarnu energiju. Očekuje se da će takav dizajn podržati sisteme uštede energije u stambenim zgradama, koje će tako više proizvoditi nego koristiti energiju.

Luksuzna betonska kuća za vruća indijska ljeta

Tropske ljetne vrućine ublažavaju se strujanjem zraka kroz otvore s drvenim sjenilima na neobrađenoj betonskoj fasadi i pažljivo uređenim interijerom koji se otvara prema zelenilu prostranog vrta i okolišu kuće.

Električnim zrakoplovima protiv emisije stakleničkih plinova

Norveška državna zrakoplovna tvrtka Avinor započela je s razvojem električnih aviona za kratke, regionalne letove. Njihov je razvoj trenutno zastao u fazi izrade prototipa, a Avinor se suočio s glavna dva problema – teškim baterijama i kratkim trajanjem leta. Električni avioni se, barem zasad, u zraku mogu zadržati svega par sati.

PRIJAVITE SE NA NEWSLETTER