Acest articol din spatele scenelor a fost furnizat LiveScience în parteneriat cu Fundația Națională a Științei.
Dacă doriți să gătiți ciment ecologic, amestecați doar două căni de calcar granulat de grădină, o cană de zgură cuptor granulat măcinat și trei linguri de cenușă de sodă (adică carbonat de sodiu). Ceea ce rezultă este o alternativă puternică, durabilă și economică la cimentul obișnuit Portland (OPC), liderul industriei în ciment. Cercetătorii din grupul lui Michel Barsoum de la Universitatea Drexel au pregătit această tehnologie aparent nouă în ultimii câțiva ani, dar originile sale se întorc mult mai departe decât și-ar putea da seama.
Spre Marile Piramide ale Egiptului, de fapt. Grupul Barsoum a efectuat cercetări care păreau să dovedească că unele dintre pietrele piramidelor au fost turnate folosind o formă timpurie de ciment, mai degrabă decât cioplite din calcar. Dacă unele dintre materialele folosite pentru construirea piramidelor au fost într-adevăr turnate și au durat 4.500 de ani, de ce să nu le folosească în materialele de construcție de astăzi, s-a întrebat el?
„OPC este responsabilă de 5 până la 8 la sută din COand din lume consumă o cantitate enormă de energie”, spune Alex Moseson, un coleg care a preluat acum conducerea alternativei lui Barsoum pe piață.
Ingrediente de ciment Greenstone
Diferența dintre cimentul „Greenstone” creat de Drexel, așa cum este numit și cimentul Portland obișnuit constă în ingredientele și metodele utilizate. Greenstone este un ciment activat alcalin (AAC) care nu necesită încălzire atunci când este făcut. Mai degrabă, AAC se bazează pe ingrediente reciclate care sunt ușor disponibile - în mare parte produse deșeuri din industrie care au fost deja încălzite. Printre acestea se numără cenușă de muște, funingine de coș capturată de la centralele electrice pe cărbune și zgura, care este un produs secundar al procesului care transformă minereul de fier în fier.
Drept urmare, profilul impactului asupra mediului Greenstone este dramatic diferit de OPC, care arată cu 97% mai puțină energie consumată și, de asemenea, CO2 produs. În plus, disponibilitatea gata de materii prime aduce costul de fabricație de la 75 USD pe tonă la aproximativ 50 USD pe tonă. Cu credite anticipate de carbon, Greenstone produce un beneficiu suplimentar de 5- $ 20 pe tonă.
Dar cum se compară cu OPC în performanță? „Rezultatele noastre și literatura de specialitate confirmă că funcționează la fel de bine sau mai bine decât OPC”, spune Barsoum. Grupul este aproape să vadă testele din industria de trecere a cimentului care stabilesc valori de referință pentru rezistență, timp stabilit și stabilitate volumetrică.
La fel de important, spune Moseson, „Am lucrat întotdeauna la cimentul care funcționează în lumea reală, nu doar în laborator. Asta înseamnă stabilitatea raftului, capacitatea de lucru, întărirea la temperatura camerei, transportul ușor și altele. "
Moseson a urmărit o astfel de cerere din lumea reală, în timp ce la IIT Bombay din Mumbai, a efectuat cercetări pentru disertația sa. El a lucrat cu cercetătorii locali pentru a dezvolta un AAC care respectă standardele stabilite în India pentru ciment și a investigat modul în care producția Greenstone ar putea împuternici oamenii care locuiesc în mahalale. Astăzi, trei produse din materiale locale, folosind unelte locale și forță de muncă, sunt în prezent examinate de un mare producător de ciment acolo.
Grupul a luat Greenstone și a format o companie, Greenstone Technologies, Inc. Au început să publice rezultatele științifice despre descoperirile lor în 2009 și o publicație din noiembrie 2011 în Ciment și compozite din beton a discutat despre potențialul practic al cimentului verde Drexel. În prezent, cercetătorii vorbesc cu investitori și cu posibili parteneri. Cu pretenția de a beneficia de costuri reduse, poluare redusă și performanță sporită, există obstacole în calea scoaterii cimentului Drexel pe piață? „Provocările pentru a scoate acest lucru pe piață includ variația dintre materiile prime… și timpul necesar pentru validarea unui material nou”, spune Moseson. „În timp ce cercetarea noastră ne permite să compensăm variația, aceasta ar ajuta dacă procesatorii consideră cenușă și zgură de muscă drept coproduse în loc de produse secundare pentru a ajuta la standardizarea acestor materiale pentru utilizarea în ciment.
„De asemenea, trebuie să depășim forțe puternice ale pieței. OPC este o piață globală de 300 de miliarde de dolari și convingerea constructorilor și a industriilor să folosească altceva este dificilă. Convingerea oamenilor că cimentul nostru va dura atâta timp cât OPC, când va fi mai nou, este o provocare. ” În plus, produsul lor nu poate fi patentat datorită unei cantități mari de tehnică anterioară - sau a cunoștințelor prealabile legate de tehnologie - încă din anii 1950, ceea ce este uneori un factor de descurajare pentru investitori. În ciuda acestor obstacole, interesul pentru munca lor crește.
Interesant este că AAC nu este complet nou. În anii 1950 și 1960, o formă de AAC a fost folosită cu succes în unele clădiri din fosta Uniune Sovietică. Pe lângă Marile Piramide ale Egiptului, o mare parte din inspirația acestei cercetări a venit din Roma antică. „Tot ceea ce construiau romanii era făcut din ingrediente similare”, spune Moseson. „Deși nu vom ști de 2.000 de ani dacă ai noștri au longevitatea clădirilor romane, ne oferă o idee despre puterea de ședere a acestor lucruri.”
Nota editorului: Cercetătorii descriși în articolele din spatele Scenelor au fost susținuți de Fundația Națională de Știință, agenția federală însărcinată cu finanțarea cercetării și educației de bază pe toate domeniile științei și ingineriei. Orice opinii, concluzii și concluzii sau recomandări exprimate în acest material sunt cele ale autorului și nu reflectă în mod necesar opiniile Fundației Naționale a Științei. Vezi În spatele Arhivei Scenelor.
