Ovaj članak iza scene pružen je LiveScience u partnerstvu s Nacionalnom zakladom za znanost.
Ako želite pripremiti neki ekološki prihvatljiv cement, samo pomiješajte dvije šalice granuliranog vrtnog vapnenca, jednu šalicu mljevenog zrna granulirane šljake i tri žlice sode pepela (tj. Natrijev karbonat). Rezultat je snažna, održiva i ekonomična alternativa običnom portlandskom cementu (OPC), vodećem u industriji cementa. Istraživači iz grupe Michela Barsouma na Sveučilištu Drexel pripremaju ovu naizgled novu tehnologiju u posljednjih nekoliko godina, ali njezino podrijetlo seže mnogo dalje nego što možda itko shvaća.
Zapravo do Egipatskih velikih piramida. Barsoumova skupina provela je istraživanje za koje se činilo da dokazuje da su neki od kamenja u piramidama bačeni korištenjem ranog oblika cementa, a ne isklesani iz vapnenca. Ako su neki materijali korišteni za izgradnju piramida doista lijevani i traju već 4.500 godina, zašto ih ne koristiti u današnjem građevinskom materijalu, pitao se?
"OPC je odgovoran za 5 do 8 posto svjetske potrošnje i troši ogromnu količinu energije", kaže Alex Moseson, kolega koji sada preuzima ulogu u stavljanju Barsoumove alternative na tržište.
Sastojci cementa Greenstone
Razlika između "Greenstone" cementa koji je stvorio Drexel i običnog Portland cementa leži u korištenim sastojcima i metodama. Greenstone je alkalno aktivirani cement (AAC), koji prilikom grijanja ne zahtijeva grijanje. Umjesto toga, AAC se oslanja na reciklirane sastojke koji su lako dostupni - uglavnom industrijske otpadne proizvode koji su već zagrijani. Tu se ubrajaju leteći pepeo, čađ iz dimnjaka zarobljene u elektranama na ugljen i šljaka, što je nusprodukt procesa koji željeznu rudu pretvara u željezo.
Kao rezultat toga, Greenstoneov utjecaj na okoliš dramatično je različit od OPC-a, pokazuje 97 posto manje potrošnje energije i također CO2. Uz to, spremnost dostupnih sirovina donosi troškove proizvodnje od 75 USD po toni do približno 50 USD po toni. S predviđenim kreditima za ugljik, Greenstone donosi dodatnih 5-20 USD prednosti po toni.
Ali kako se uspoređuje s OPC-om u izvedbi? "Naši rezultati i literatura potvrđuju da je uspješniji ili bolji od OPC-a", kaže Barsoum. Grupa je blizu gledanja testova industrijske proizvodnje cementa koji postavljaju mjerila za čvrstoću, postavljeno vrijeme i volumetrijsku stabilnost.
Kao što je važno, kaže Moseson, "Uvijek smo radili na cementu koji djeluje u stvarnom svijetu, a ne samo u laboratoriju. To znači stabilnost polica, obradivost, stvrdnjavanje na sobnoj temperaturi, lak transport i još mnogo toga. "
Moseson je slijedio takvu primjenu u stvarnom svijetu, dok je bio na IIT Bombayu u Mumbaiju, provodeći istraživanje za svoju disertaciju. S lokalnim istraživačima radio je na razvoju AAC-a koji je udovoljavao standardima utvrđenim u Indiji za cement i istraživao je kako proizvodnja Greenstona može osnažiti ljude koji žive u siromaštvu. Danas veliki proizvođač cementa trenutno razmatra tri proizvoda izrađena od lokalnih materijala, koristeći lokalne alate i rad.
Grupa je preuzela Greenstone i osnovala tvrtku, Greenstone Technologies, Inc. Počeli su objavljivati znanstvene rezultate svojih otkrića 2009. godine i publikaciju iz studenog 2011 u Kompoziti cementa i betona razgovarali o praktičnom potencijalu zelenog cementa Drexel. Istraživači trenutno razgovaraju s investitorima i mogućim partnerima. Uz tvrdnju da su pogodnosti smanjenih troškova, smanjenog zagađenja i poboljšane performanse, postoje li prepreke stavljanju Drexel cementa na tržište? „Izazovi da se to izbaci na tržište uključuju varijacije među sirovinama i vrijeme potrebno za potvrdu novog materijala“, kaže Moseson. „Iako nam istraživanje omogućava da nadoknadimo varijacije, bilo bi od pomoći ako prerađivači misle na pepeo i šljaku kao sporedne proizvode umjesto nusproizvoda kako bi se standardizirali ti materijali za upotrebu u cementu.
„Također moramo pobijediti snažne tržišne snage. OPC je globalno tržište vrijedno 300 milijardi dolara, a uvjeriti graditelje i industrije da koriste nešto drugo teško je. Uvjeravanje ljudi da će naš cement trajati onoliko dugo koliko je OPC noviji također je izazov. " Osim toga, njihov proizvod nije patentiran zbog velikog broja prethodnih znanja - ili prethodnog znanja vezanog za tehnologiju - još od 1950-ih, što ponekad predstavlja odvraćanje od investitora. Unatoč tim preprekama, interes za njihov rad raste.
Zanimljivo je da AAC nije potpuno nov. U 1950-ima i 1960-ima, oblik AAC-a uspješno se koristio u nekim zgradama bivšeg Sovjetskog Saveza. Pored Velikih piramida u Egiptu, veliki dio inspiracije za ova istraživanja dolazio je iz antičkog Rima. "Sve što su Rimljani izgradili bilo je od sličnih sastojaka", kaže Moseson. "Iako dvije tisuće godina nećemo znati ima li naša dugovječnost rimskih zgrada, to nam daje predstavu o postojanoj snazi ove stvari."
Napomena urednika: Istraživači prikazani u člancima iza scene podržali su časopis Nacionalna zaklada za znanostFederalna agencija zadužena za financiranje osnovnih istraživanja i obrazovanja na svim poljima znanosti i inženjerstva. Sva mišljenja, nalazi i zaključci ili preporuke izraženi u ovom materijalu su mišljenja autora i ne odražavaju nužno stavove Nacionalne zaklade za znanost. Vidi Iza arhive kulisa.
