Стаття "За лаштунками" була надана LiveScience у партнерстві з Національним науковим фондом.
Якщо ви хочете приготувати екологічно чистий цемент, просто змішайте дві склянки гранульованого садового вапняку, одну склянку меленого гранульованого шлаку доменної печі та три столові ложки кальцинованої соди (тобто карбонату натрію). Результатом є сильна, стабільна та економічна альтернатива звичайному портландцементу (OPC), лідеру в галузі виробництва цементу. Дослідники групи Мішеля Барсума в університеті Дрекселя готували цю, здавалося б, нову технологію протягом останніх декількох років, але її витоки йдуть набагато далі, ніж можна зрозуміти.
До Великих пірамід Єгипту, власне. Група Барсума провела дослідження, які, здавалося б, довели, що деякі камені в пірамідах були відлиті з використанням ранньої форми цементу, а не вирізані з вапняку. Якщо деякі матеріали, використані для побудови пірамід, справді були відлиті, і проіснували 4500 років, чому б не використати їх у сучасних будівельних матеріалах, він задумався?
"OPC несе відповідальність за 5 до 8 відсотків світової CO і споживає величезну кількість енергії", - каже колега Алекс Мозесон, який зараз бере участь у виведенні альтернативи Барсуму на ринок.
Інгредієнти цементу Greenstone
Різниця між створеним «Дрекселем» цементом «Greenstone», як його називають, та звичайним портландцементом полягає в використовуваних інгредієнтах та методах. Грінстоун - це цемент, що активується лугом (ААС), який не потребує нагріванні при виробництві. Швидше за все, AAC спирається на перероблені інгредієнти, які легко доступні - переважно відходи промисловості, які вже нагрілися. До них відносяться мушка золи, димар сажі, що потрапляє у вугільні електростанції, і шлак, що є побічним продуктом процесу, який перетворює залізну руду в залізо.
В результаті профіль впливу Грінстона на навколишнє середовище різко відрізняється від ОПК, показуючи на 97 відсотків менше споживаної енергії, а також виробленого CO2. Крім того, наявність готової сировини приносить вартість виготовлення від 75 доларів за тонну до приблизно 50 доларів за тонну. Маючи передбачувані кредити на викиди вуглецю, Greenstone приносить додаткові $ 5- 20 доларів за тонну вигоди.
Але як вона порівнюється з OPC за продуктивністю? "Наші результати та література підтверджують, що вона працює на кращому рівні чи краще, ніж OPC", - каже Барсум. Група близька до того, що цементні проби проходять промислові випробування, які встановлюють орієнтири на міцність, встановлений час та об'ємну стабільність.
Як важливо, каже Мозесон: «Ми завжди працювали над створенням цементу, який працює в реальному світі, а не тільки в лабораторії. Це означає стійкість полиці, працездатність, затвердіння в кімнатній температурі, легке транспортування та інше ».
Мозесон переслідував таке застосування у реальному світі, перебуваючи на IIT Бомбеї в Мумбаї, проводячи дослідження для своєї дисертації. Він співпрацював з місцевими дослідниками, щоб розробити AAC, який відповідав стандартам, встановленим в Індії на цемент, і дослідив, як виробництво Greenstone може розширити можливості людей, які живуть у нетрях. На сьогоднішній день три вироби з місцевих матеріалів, що використовують місцеві інструменти та робочу силу, зараз переглядаються великим виробником цементу.
Група взяла Greenstone та створила компанію Greenstone Technologies, Inc. Вони почали публікувати наукові результати щодо своїх висновків у 2009 році та публікацію в листопаді 2011 року в Цементні та бетонні композити обговорили практичний потенціал зеленого цементу Drexel. Зараз дослідники спілкуються з інвесторами та можливими партнерами. Зважаючи на претензії на переваги знижених витрат, зменшення забруднення та підвищення продуктивності, чи є перешкоди для виведення цементу Drexel на ринок? "Виклики для виходу цього товару на ринок включають різницю між вихідними кормами ... і час, необхідний для перевірки нового матеріалу", - каже Мозесон. «Хоча наші дослідження дозволяють нам компенсувати варіації, це допоможе, якщо переробники подумують про золу та шлак як побічну продукцію замість побічних продуктів, щоб допомогти стандартизувати ці матеріали для використання в цементі.
«Ми також маємо подолати потужні ринкові сили. OPC - це глобальний ринок на 300 мільярдів доларів, а переконати будівельників та галузі використовувати щось інше важко. Переконання людей у тому, що наш цемент прослужить так довго, як OPC, коли він буде новішим, також є проблемою ». Крім того, їхній продукт не підлягає патентуванню через велику кількість попереднього рівня техніки або попередні знання, пов'язані з технологією, - ще з 1950-х років, що іноді є стримуючим фактором для інвесторів. Незважаючи на ці перешкоди, інтерес до їх роботи зростає.
Цікаво, що AAC не зовсім новий. У 1950-60-х роках у деяких будівлях колишнього Радянського Союзу була успішно використана форма AAC. Окрім Великих пірамід Єгипту, значна частина натхнення для цих досліджень надійшла з Стародавнього Риму. "Все, що побудували римляни, було зроблено з подібних інгредієнтів", - каже Мозесон. "Хоча ми не знатимемо протягом 2000 років, чи є у нас довговічність римських будівель, це дає нам уявлення про постійну силу цього матеріалу".
Примітка редактора: Дослідники, зображені в статтях "За сценами", були підтримані Національний науковий фонд, федеральне відомство доручало фінансувати фундаментальні дослідження та освіту в усіх галузях науки та техніки. Будь-які думки, висновки та висновки чи рекомендації, висловлені в цьому матеріалі, є думкою автора та не обов'язково відображають погляди Національного наукового фонду. Дивіться За архівом сцен.
