Бетон с низким уровнем выбросов углерода: открытие кембриджских исследователей
22 августа 2024 г.
Бетон, самый широко используемый строительный материал на планете, является причиной примерно 8% глобальных выбросов углекислого газа. Материал изготавливается из песка, гравия, воды и цемента, на долю которого приходится около 90% выбросов, хотя он и составляет лишь небольшую часть бетонной смеси. Исследователи из Кембриджского университета (Сирилл Ф. Дюнан, Шиджу Джозеф, Рохит Праджапати и Джулиан М. Оллвуд) нашли способ в промышленных масштабах производить бетон с низким уровнем выбросов: для этого они использовали переработанный цемент и электродуговые печи для переработки стали.
По теме: Мицелий как биоразлагаемая альтернатива пластику: мебель от студии NONGZAO
Причина, по которой цемент так трудно декарбонизировать, кроется в химическом составе его производства. Ключевым ингредиентом является флюс — известняк, который смешивают с кремнеземной глиной и другими материалами, а затем нагревают во вращающейся печи до температуры более 1400 градусов. Химическая реакция, которая называется кальцинация, или прокаливание, удаляет углерод из известняка, образуя известь. Затем углерод соединяется с кислородом, образуя те самые нежелательные выбросы углекислого газа. Оставшиеся комочки известкового материала, клинкер, охлаждают, а затем измельчают в цементный порошок. Около половины выбросов углекислого газа при производстве цемента приходится только на реакцию кальцинации (остальное — на добычу известняка и нагрев печи). При производстве каждой тонны цемента происходит выброс около одной тонны углекислого газа.
Кембриджские ученые заменили флюс на переработанное цементное тесто, изготовленное из обломков снесенных бетонных зданий. Идея извлечения цемента из бетонного лома сама по себе не нова, но попытки повторно использовать его в цементной печи, как правило, приводили к получению продукта более низкого качества. По их словам, этот новый метод не добавит существенных затрат на производство, напротив, он снизит их из-за отсутствия потребности в известняке.
Команда заметила, что химический состав старого цементного порошка практически идентичен химическому составу известкового флюса, используемого в электродуговых печах для переработки стального лома. При плавлении стали флюс образует шлак, который плавает на поверхности, не давая жидкой стали вступать в реакцию с воздухом и образовывать примеси. Исследователи утверждают, что паста, сделанная из старого цемента, может заменить флюс, а тепло печей при этом превращает пасту в качественный клинкер. «В отличие от цементных печей, которые нагреваются пламенем, электродуговые печи нагревают содержимое мощным электрическим током, — говорит доктор Дюнан. — Это означает, что они могут работать на электроэнергии с нулевым выбросом углерода».
Для исследователей из Кембриджа открытие способа производства бетона без углеродных выбросов с использованием переработанного цемента — это «абсолютное чудо». Они уже оформили патент на это открытие, чтобы поддержать его коммерциализацию.
