Šis raksts Aiz ainas tika piegādāts LiveScience sadarbībā ar Nacionālo zinātnes fondu.
Ja vēlaties pagatavot videi draudzīgu cementu, samaisiet tikai divas tases granulēta dārza kaļķakmens, vienu tasi maltu granulētu domnas izdedžu un trīs ēdamkarotes sodas pelnu (t.i., nātrija karbonāta). Rezultāti ir spēcīga, ilgtspējīga un ekonomiska alternatīva parastajam portlandcementam (OPC), cementa nozares līderim. Drekseles universitātes Miķeļa Barsouma grupas pētnieki pēdējos gados ir gatavojuši šo šķietami jauno tehnoloģiju, taču tās pirmsākumi meklējami daudz tālāk, nekā varētu nojaust.
Uz Ēģiptes Lielajām piramīdām. Bārsuma grupa bija veikusi pētījumus, kas, šķiet, pierādīja, ka daži no piramīdās esošajiem akmeņiem ir izlieti, izmantojot agrīnu cementa formu, nevis cirsti no kaļķakmens. Ja kāds no piramīdu celtniecībai izmantotajiem materiāliem patiešām tika liets un izturējis 4500 gadus, kāpēc gan tos neizmantot mūsdienu celtniecības materiālos, viņš prātoja?
"OPC ir atbildīgs par 5 līdz 8 procentiem no pasaules CO un patērē milzīgu enerģijas daudzumu," saka Alekss Mozesons, kolēģis, kurš tagad uzņemas vadību Barsoum alternatīvas ieviešanā tirgū.
Greenstone cementa sastāvdaļas
Atšķirība starp Drexel radīto “Greenstone” cementu, kā to sauc, un parasto portlandcementu slēpjas izmantotajās sastāvdaļās un metodēs. Greenstone ir sārmu aktivēts cements (AAC), kura pagatavošanai nav nepieciešams sildīt. AAC drīzāk paļaujas uz pārstrādātām sastāvdaļām, kas ir viegli pieejamas - galvenokārt rūpniecības atkritumu produktiem, kas jau ir uzkarsēti. Tajos ietilpst muša, skursteņa sodrēji, kas iegūti no akmeņogļu spēkstacijām, un sārņi, kas ir procesa blakusprodukts, kura laikā dzelzs rūdu pārvērš dzelžā.
Tā rezultātā Greenstone ietekmes uz vidi profils ir krasi atšķirīgs nekā OPC, parādot par 97 procentiem mazāk patērētās enerģijas un arī saražoto CO2. Papildus tam, ka izejvielu pieejamība ir gatava, ražošanas izmaksas no USD 75 par tonnu sasniedz aptuveni USD 50 par tonnu. Ar paredzamajiem oglekļa kredītiem Greenstone dod papildu ieguvumus no USD 5 līdz USD 20 par tonnu.
Bet kā tas ir salīdzināms ar OPC izpildījumā? "Mūsu rezultāti un literatūra apstiprina, ka tas darbojas tikpat labi vai labāk nekā OPC," saka Barsoum. Grupa ir tuvu redzēt cementa ražošanas nozares testus, kas nosaka izturības, laika un tilpuma stabilitātes etalonus.
Tikpat svarīgi, kā saka Mosesons: “Mēs vienmēr esam strādājuši pret cementu, kas darbojas ne tikai laboratorijā, bet arī reālajā pasaulē. Tas nozīmē plauktu stabilitāti, apstrādājamību, sacietēšanu istabas temperatūrā, ērtu transportēšanu un daudz ko citu. ”
Moseson īstenoja šādu reālās pasaules pielietojumu IIT Bombejā Mumbajā, veicot pētījumus savai disertācijai. Viņš sadarbojās ar vietējiem pētniekiem, lai izstrādātu AAC, kas atbilstu Indijā noteiktajiem cementa standartiem, un izpētīja, kā Grīnstouna produkcija varētu dot iespēju graustās dzīvojošajiem. Mūsdienās lielākais cementa ražotājs apsver trīs no vietējiem materiāliem izgatavotus izstrādājumus, izmantojot vietējos instrumentus un darbu.
Grupa ir pārņēmusi Greenstone un izveidojusi uzņēmumu Greenstone Technologies, Inc. Viņi sāka publicēt zinātniskos rezultātus par saviem atklājumiem 2009. gadā un 2011. gada novembra publikāciju vietnē Cementa un betona kompozītmateriāli apsprieda Drexel zaļā cementa praktisko potenciālu. Pētnieki pašlaik runā ar investoriem un iespējamiem partneriem. Vai ir šķēršļi Drexel cementa laišanai tirgū, ņemot vērā priekšrocības, ko sniedz samazinātas izmaksas, samazināts piesārņojums un uzlabota veiktspēja? “Izaicinājumi, kā to izlaist tirgū, ietver atšķirības starp izejvielām… un laiku, kas nepieciešams jauna materiāla validēšanai,” saka Moseson. “Lai arī mūsu pētījums ļauj mums kompensēt izmaiņas, tas palīdzētu, ja pārstrādātāji domā par mušu pelniem un izdedžiem kā blakusproduktiem, nevis blakusproduktiem, lai palīdzētu šos materiālus standartizēt izmantošanai cementā.
“Mums arī jāpārvar spēcīgi tirgus spēki. OPC ir USD 300 miljardu globālais tirgus, un ir grūti pārliecināt celtniekus un nozares izmantot kaut ko citu. Izaicinājums ir arī pārliecināt cilvēkus, ka mūsu cements kalpos tik ilgi, kamēr OPC būs jaunāks. ” Turklāt viņu produkts nav patentējams, pateicoties lielai daiļai jaunākajai tehnoloģijai vai iepriekšējām zināšanām, kas saistītas ar tehnoloģiju, jau kopš piecdesmitajiem gadiem, kas dažreiz ir atturošs ieguldītājiem. Neskatoties uz šiem šķēršļiem, interese par viņu darbu pieaug.
Interesanti, ka AAC nav pilnīgi jauns. Piecdesmitajos un sešdesmitajos gados AAC forma tika veiksmīgi izmantota dažās bijušās Padomju Savienības ēkās. Papildus Ēģiptes Lielajām piramīdām liela daļa šo pētījumu iedvesmas nāca no senās Romas. “Viss, ko romieši uzcēla, bija izgatavots no līdzīgām sastāvdaļām,” saka Moseson. "Lai gan 2000 gadu laikā mēs neuzzināsim, vai mūsējiem ir romiešu ēku ilgmūžība, tas dod mums priekšstatu par šo lietu paliekošo spēku."
Redaktora piezīme: Pētnieki, kas attēloti rakstos Aiz aiz ainas, ir atbalstījuši Nacionālais zinātnes fonds, federālā aģentūra, kuras uzdevums ir finansēt pētniecību un izglītību visās zinātnes un inženierzinātnes jomās. Visi viedokļi, secinājumi un secinājumi vai ieteikumi, kas izteikti šajā materiālā, ir autora viedoklis, un tie ne vienmēr atspoguļo Nacionālā zinātnes fonda uzskatus. Skatīt Aiz ainas arhīvs.
