Tento článek Za scénami byl poskytnut LiveScience ve spolupráci s National Science Foundation.
Pokud chcete vařit nějaký ekologicky šetrný cement, stačí smíchat dva šálky granulovaného zahradního vápence, jeden šálek mleté granulované vysokopecní strusky a tři polévkové lžíce sodového popela (tj. Uhličitan sodný). Výsledkem je silná, udržitelná a ekonomická alternativa k běžnému portlandskému cementu (OPC), vedoucímu v odvětví cementu. Vědci ve skupině Michel Barsoum na Drexel University v posledních několika letech tuto zdánlivě novou technologii připravovali, ale její počátky sahají mnohem dále, než by si člověk mohl uvědomit.
Ve skutečnosti do velkých pyramid v Egyptě. Barsoumova skupina provedla výzkum, který podle všeho dokázal, že některé kameny v pyramidách byly odlity pomocí rané formy cementu, spíše než vytesané z vápence. Pokud byly některé materiály použité pro stavbu pyramid skutečně odlité a vydržely 4 500 let, proč je nepoužívat v dnešních stavebních materiálech, přemýšlel?
„Společnost OPC je zodpovědná za 5 až 8 procent světového COandu a spotřebovává obrovské množství energie,“ říká Alex Moseson, kolega, který se nyní ujímá vedení při uvádění Barsoumovy alternativy na trh.
Greenstone cementové přísady
Rozdíl mezi „zeleným“ cementem vytvořeným Drexelem, jak se nazývá, a běžným portlandským cementem spočívá v použitých složkách a metodách. Greenstone je alkalicky aktivovaný cement (AAC), který při výrobě nevyžaduje zahřívání. Spíše se AAC spoléhá na recyklované složky, které jsou snadno dostupné - většinou průmyslové odpadní produkty, které již byly zahřáté. Patří mezi ně popílek, komínové saze zachycené z uhelných elektráren a struska, což je vedlejší produkt procesu přeměny železné rudy na železo.
Výsledkem je, že Greenstone má vliv na životní prostředí výrazně odlišný od OPC, což ukazuje, že o 97 procent méně energie a také produkce CO2. Navíc dostupnost surovin přináší náklady na výrobu od 75 USD za tunu do přibližně 50 USD za tunu. S očekávanými uhlíkovými kredity přináší Greenstone další výhodu ve výši 5 až 20 USD za tunu.
Ale jak to ve srovnání s OPC ve výkonu? "Naše výsledky a literatura potvrzují, že fungují stejně nebo lépe než OPC," říká Barsoum. Skupina se blíží průmyslovým zkouškám cementového průchodu, které stanoví měřítka pevnosti, stanoveného času a objemové stability.
Důležité je, říká Moseson: „Vždy jsme pracovali na cementu, který funguje ve skutečném světě, nejen v laboratoři. To znamená stabilitu police, zpracovatelnost, vytvrzování při pokojové teplotě, snadný transport a další. “
Moseson sledoval takovou aplikaci v reálném světě na IIT Bombay v Bombaji, provádějící výzkum pro svou disertační práci. Spolupracoval s místními vědci na vývoji AAC, který splňoval normy stanovené v Indii pro cement a zkoumal, jak může produkce Greenstone posílit lidi žijící ve slumech. V současné době zde zvažuje jeden z největších výrobců cementu tři výrobky vyrobené z místních materiálů s využitím místních nástrojů a práce.
Skupina převzala společnost Greenstone a založila společnost Greenstone Technologies, Inc. Začaly publikovat vědecké výsledky o svých zjištěních v roce 2009 a v listopadu 2011 v publikaci Cementové a betonové kompozity prodiskutoval praktický potenciál zeleného cementu Drexel. Vědci v současné době mluví s investory a možnými partnery. Existují překážky pro uvedení cementu Drexel na trh, pokud jde o nárok na snížení nákladů, snížení znečištění a zvýšení výkonu? "Výzvy pro uvedení na trh zahrnují kolísání mezi surovinami ... a čas potřebný k ověření nového materiálu," říká Moseson. „Zatímco náš výzkum nám umožňuje kompenzovat rozdíly, pomohlo by to, kdyby zpracovatelé považovali popílek a strusku za vedlejší produkty místo vedlejších produktů, což by pomohlo standardizovat tyto materiály pro použití v cementu.
„Musíme také překonat silné tržní síly. OPC je světový trh ve výši 300 miliard dolarů a přesvědčit stavitele a průmyslová odvětví, aby použili něco jiného, je obtížné. Přesvědčit lidi, že náš cement vydrží tak dlouho, dokud bude OPC, když je novější, také výzvou. “ Navíc jejich produkt není patentovatelný kvůli velkému množství dosavadního stavu techniky - nebo dřívějších znalostí souvisejících s technologií - již od 50. let minulého století, což je někdy pro investory odrazující. Přes tyto překážky roste zájem o jejich práci.
Je zajímavé, že AAC není úplně nový. V padesátých a šedesátých letech byla forma AAC úspěšně použita v některých budovách bývalého Sovětského svazu. Kromě egyptských velkých pyramid byla velká část inspirace pro tento výzkum ze starověkého Říma. "Všechno, co Římané postavili, bylo vyrobeno z podobných přísad," říká Moseson. "Ačkoli nebudeme vědět dva tisíce let, pokud naše budou mít životnost římských budov, dává nám však představu o tom, jak tyto věci zůstat."
Poznámka editora: Vědci líčeni v článcích Za scénami byli podporováni agenturou Národní vědecká nadace, federální agentura pověřená financováním základního výzkumu a vzdělávání ve všech oborech vědy a techniky. Názory, nálezy a závěry nebo doporučení vyjádřené v tomto materiálu jsou názory autora a nemusí nutně odrážet názory Národní vědecké nadace. Viz Za archivem scén.
