Эта статья за кулисами была предоставлена LiveScience в партнерстве с Национальным научным фондом.
Если вы хотите приготовить экологически чистый цемент, просто смешайте две чашки гранулированного садового известняка, одну чашку молотого гранулированного доменного шлака и три столовые ложки кальцинированной соды (то есть карбонат натрия). Результатом является сильная, устойчивая и экономичная альтернатива обычному портландцементу (OPC), лидирующему в отрасли цементу. Исследователи из группы Мишеля Барсума в Университете Дрексел в течение последних нескольких лет готовили эту, казалось бы, новую технологию, но ее истоки уходят гораздо дальше, чем можно себе представить.
На самом деле, Великим Пирамидам Египта. Группа Барсума провела исследование, которое, казалось, доказывало, что некоторые камни в пирамидах были отлиты с использованием ранней формы цемента, а не вырезаны из известняка. Интересно, что если некоторые материалы, использованные для строительства пирамид, были отлиты и прослужили 4500 лет, почему бы не использовать их в современных строительных материалах?
«На долю OPC приходится от 5 до 8 процентов мирового CO, и он потребляет огромное количество энергии», - говорит Алекс Мозесон, коллега, который сейчас берет на себя инициативу по выводу альтернативы Barsoum на рынок.
Greenstone цементные ингредиенты
Разница между созданным Дрекселем цементом Greenstone, как его называют, и обычным портландцементом заключается в используемых ингредиентах и методах. Greenstone - это активированный щелочью цемент (AAC), который не требует нагрева при производстве. Скорее AAC полагается на переработанные ингредиенты, которые легко доступны - в основном промышленные отходы, которые уже были нагреты. К ним относятся летучая зола, дымовая сажа, улавливаемая на угольных электростанциях, и шлаки, которые являются побочным продуктом процесса, который превращает железную руду в железо.
В результате профиль воздействия Greenstone на окружающую среду резко отличается от OPC, показывая на 97 процентов меньше потребляемой энергии, а также CO2. Кроме того, доступность сырья позволяет увеличить стоимость производства с 75 до 50 долларов за тонну. Благодаря ожидаемым углеродным кредитам, Greenstone приносит дополнительную прибыль в размере 5-20 долларов за тонну.
Но как это по сравнению с OPC по производительности? «Наши результаты и литература подтверждают, что он работает так же хорошо или лучше, чем OPC», - говорит Барсум. Группа близка к тому, чтобы увидеть, как цемент проходит промышленные испытания, которые устанавливают эталоны прочности, заданного времени и объемной стабильности.
Что важно, говорит Мозесон: «Мы всегда работали над цементом, который работает в реальном мире, а не только в лаборатории. Это означает стабильность при хранении, удобство обработки, отверждение при комнатной температуре, удобство транспортировки и многое другое ».
Мозесон преследовал такое применение в реальном мире, находясь в ИИТ Бомбее в Мумбаи, проводя исследования для своей диссертации. Он работал с местными исследователями, чтобы разработать AAC, который соответствовал стандартам, установленным в Индии для цемента, и исследовал, как производство Greenstone может расширить возможности людей, живущих в трущобах. Сегодня три продукта из местных материалов, с использованием местных инструментов и рабочей силы, в настоящее время находятся на рассмотрении крупного производителя цемента.
Группа взяла Greenstone и создала компанию Greenstone Technologies, Inc. Они начали публиковать научные результаты своих исследований в 2009 году, а в ноябре 2011 года Цемент и бетонные композиты обсудили практический потенциал Drexel зеленого цемента. Исследователи в настоящее время разговаривают с инвесторами и возможными партнерами. Существуют ли препятствия для выпуска на рынок цемента Drexel с претензией на выгоды от снижения затрат, снижения загрязнения окружающей среды и повышения производительности? «Проблемы, связанные с выходом этого продукта на рынок, включают различия между исходным сырьем… и время, необходимое для проверки нового материала», - говорит Мозесон. «Хотя наши исследования позволяют нам компенсировать отклонения, было бы полезно, если бы переработчики рассматривали зольную пыль и шлак как побочные продукты вместо побочных продуктов, чтобы помочь стандартизировать эти материалы для использования в цементе.
«Мы также должны преодолеть мощные рыночные силы. OPC - это мировой рынок стоимостью 300 миллиардов долларов, и убедить строителей и отрасли использовать что-то еще сложно. Убедить людей в том, что наш цемент прослужит так же долго, как OPC, если он более новый, также является проблемой ». Кроме того, их продукт не является патентоспособным из-за большого уровня предшествующего уровня техники - или предшествующих знаний, связанных с технологией - еще с 1950-х годов, что иногда является сдерживающим фактором для инвесторов. Несмотря на эти препятствия, интерес к их работе растет.
Интересно, что AAC не совсем новый. В 1950-х и 1960-х годах форма AAC была успешно использована в некоторых зданиях в бывшем Советском Союзе. В дополнение к Великим пирамидам Египта, большая часть вдохновения для этого исследования пришла из древнего Рима. «Все, что построили римляне, было сделано из одинаковых ингредиентов», - говорит Мозесон. «Хотя мы не будем знать в течение 2000 лет, будут ли у нас долговечности римских зданий, это дает нам представление о стойкости этого материала».
Примечание редактора: Исследователи, изображенные в статьях «За кулисами», были поддержаны Национальный фонд наукиФедеральное агентство отвечает за финансирование фундаментальных исследований и образования во всех областях науки и техники. Любые мнения, выводы и выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда. Увидеть За кулисами архив.
