Najti način za povečanje trdnosti cementa in zmanjšanje emisij toplogrednih plinov

Po analizi molekularne strukture materiala lahko strokovnjaki izpeljejo novo formulo, ki bo pomagala spremeniti lastnosti materiala in vplivala na količino toplogrednih plinov, ki se izpuščajo v ozračje.

V gradbeništvu je najpogostejši material beton, ki je tudi eden glavnih dejavnikov globalnega segrevanja, saj proizvaja 1/10 toplogrednih plinov, ki se izpuščajo v ozračje.

Nedavna študija strokovnjakov je znanstvenikom omogočila razvoj nove tehnike, ki bo znatno zmanjšala emisije toplogrednih plinov (za približno polovico).

Poleg tega so strokovnjaki po opravljeni kompleksni molekularni analizi strukture betona prišli do zaključka, da ga je mogoče narediti bolj trpežnega in odpornega na poškodbe. Beton je izdelan iz peska, vode in cementa, za proizvodnjo cementa pa se uporablja mešanica dveh vrst materialov - eden je obogaten s kalcijem (običajno apnenec), drugi pa s silicijem (običajno glina). Ko se mešanica segreje na 1500 °C, se dobi trdna masa, ki se imenuje klinker. Med proizvodnjo gradbenega materiala (med segrevanjem, dekarbonizacijo) nastane večina emisij toplogrednih plinov v ozračje.

Pri analizi strukture so znanstveniki prišli do zaključka, da je z zmanjšanjem količine kalcija v materialu mogoče ne le zmanjšati emisije, temveč tudi okrepiti material.

Cement se na planetu pogosto uporablja, in kot kažejo študije, se cement uporablja trikrat pogosteje kot jeklo. V navadnem cementu lahko razmerje med kalcijem in silicijem niha od približno 1:1 do 2:1, pri čemer 1,7:1 velja za normo. Vendar pa podrobna primerjava materiala z različnimi razmerji molekularnih struktur še ni bila izvedena. Kot ugotavlja avtor študije, je s svojo ekipo ustvaril bazo podatkov, ki je vključevala vse kemične sestave, in ugotovil je, da je optimalno razmerje, ki se trenutno uporablja, 1,5:1.

Kot je pojasnil strokovnjak, se ob spremembi razmerja molekularna struktura materiala začne izboljševati (iz tesno urejene kristalne strukture v kaotično stekleno strukturo). Poleg tega so strokovnjaki ugotovili, da z razmerjem 1,5 dela kalcija in 1 dela silicija zmes postane dvakrat močnejša in pridobi večjo odpornost na poškodbe.

Vse sklepe strokovnjakov je potrdilo ogromno število poskusov.

Med proizvodnjo cementa se v ozračje sprosti do 10 % emisij toplogrednih plinov, z zmanjšanjem količine kalcija v materialu pa se bodo po mnenju strokovnjakov znatno zmanjšale emisije CO2 v ozračje. Znanstveniki trdijo, da se bodo emisije ogljika pri proizvodnji cementa z zmanjšano količino kalcija zmanjšale za 60 %.

To delo strokovnjakov predstavlja konec petletnega skupnega dela strokovnjakov z Massachusettskega tehnološkega inštituta in Nacionalnega centra za znanstvene raziskave (CNRS), pri čemer je Roland Peleng vodil znanstveni projekt.

Strokovnjaki menijo, da bi nova formula za proizvodnjo cementa zaradi visoke trdnosti in odpornosti na različne vrste mehanskih poškodb lahko bila zanimiva za plinska in naftna podjetja, kjer cement preprečuje puščanje in preboje cevi.

[ 1 ], [ 2 ]