Kohti ympäristöystävällisempää sementtiä
Betoni on veden jälkeen toiseksi eniten käytetty materiaali maapallolla. On arvioitu, että maailmanlaajuisesti käytämme vuosittain yli 25 miljardia tonnia uutta betonia – yli kolme tonnia betonia henkilöä kohden. Kiinan, Intian ja muiden maiden teollistuessa betonin maailmanlaajuinen käyttö vain kasvaa.
Miksi tämä asia?
Koska sementin, betonin pääainesosan, valmistus aiheuttaa 5 % maailmanlaajuisista hiilidioksidipäästöistä (CO2) ihmisen toiminnasta johtuvat päästöt, jotka voivat olla osallisena ilmastonmuutokseen maailmanlaajuisesti.
Hiilidioksidia vapautuu ilmakehään useissa vaiheissa sementinvalmistusprosessin aikana. Ensinnäkin on energiaa, joka kuluu kalkkikiven, sementin pääkomponentin, louhimiseen ja sen toimittamiseen sementinvalmistuslaitokseen.
Kun kalkkikivi on laitoksella, se sekoitetaan veden ja muiden materiaalien kanssa ja käy läpi kemiallisen prosessin, jota kutsutaan kalsinaatioksi. Tämä prosessi edellyttää kalkkikiven ja muiden ainesosien polttamista erittäin korkeassa lämpötilassa, noin 2700 celsiusastetta.
Kalsinointi tuottaa sekä suoraa että epäsuoraa CO2:ta2 päästöjä. Sementin kestävyysaloitteen raportissa arvioidaan, että 60 % COXNUMX:sta2 Sementtitehtaan päästöt johtuvat suoraan itse kalsinointiprosessin käynnistämästä kemiallisesta reaktiosta. Loput 40 % tulevat tähän prosessiin liittyvistä epäsuorista päästöistä – CO2 vapautuu fossiilisista polttoaineista, joita tarvitaan uunien polttamiseen ja tarvittavan lämmön tuottamiseen.
Koska betoni on edelleen keskeinen osa rakennusprojekteja ympäri maailmaa, etsitään parhaillaan tapaa tehdä siitä ympäristöystävällisempi materiaali.
Kasvavia vaihtoehtoja sementin hiilijalanjäljen pienentämiseksi
Merkittävien vaikutusten myötä tulee merkittäviä mahdollisuuksia. Koska sementinvalmistus on merkittävä tekijä maailmanlaajuisessa CO2-päästöissä2 päästöjä, valmistusprosessin hyödylliset muutokset voisivat vähentää näitä päästöjä huomattavasti.
CO2-päästöjen vähentämiseksi on kolme keskeistä mahdollisuutta2 päästöt:
- Vähennä epäsuoria päästöjä vähentämällä kalkkikiviseosten käsittelyyn tarkoitettujen uunien lämmittämiseen tarvittavien fossiilisten polttoaineiden määrää.
- Vähennä kalsinointiprosessista aiheutuvia suoria päästöjä yleensä vähentämällä tarvittavan kalkkikiven määrää tai muulla tavoin tarkistamalla kalsinoinnin läpi menevän seoksen reseptiä.
- Käytä hiilidioksidin talteenotto- ja varastointimenetelmiä (CSS) CO2:n talteen ottamiseksi2 joka vapautuu ilmakehään joko suoraan tai epäsuorasti sementinvalmistusprosessista.
Sekä kaupalliset yritykset että akateemiset laitokset ovat keksineet luovia tapoja pienentää sementin hiilijalanjälkeä. He etsivät uusia ideoita sekä luonnosta että antiikista. Tässä on joitakin lupaavimmista:
- Calera, Kalifornialainen yritys pyrkii ottamaan CO:n haltuunsa2 muiden teollisuudenalojen päästöjä ja muuntaa nämä päästöt betonin lähdemateriaaliksi, korvaten siten kalkkikiven. Tämä prosessi, joka on mallinnettu luonnon koralliriuttojen muodostumistavan mukaan, suodattaa kerätyn CO2:n2 päästöjä meriveden mukana. Tuloksena on kalkkimainen materiaali, jota voidaan käyttää betonin ainesosana eikä sen käsittely vaadi kalkkikiven äärimmäistä kuumuutta.
- Greenstone-sementti: Drexel-yliopiston tutkijat havaitsivat, että osa Egyptin muinaisista pyramideista oli tehty betonista sen sijaan, että ne olisi kaiverrettu kiinteästä kivestä. Pyramidien pitkäikäisyydestä innoissaan tutkijat selvittivät, miten tällaisesta kestävästä materiaalista voitaisiin tehdä ympäristöystävällisempi. He aloittivat yhdistämällä kierrätettäviä materiaaleja – enimmäkseen teollisuusjätettä – pienempään määrään kalkkikiveä. Sitten he lisäsivät modifioituun seokseen pienen määrän alkalikemikaalia prosessilla, joka vaatii hyvin vähän lämpöä. Heidän arvionsa mukaan tämä alkaliaktivoitu sementti päästää 97 % vähemmän COXNUMX:ta.2 kuin perinteinen portlandsementti.
- MIT-tutkimus: Massachusettsin teknillisen korkeakoulun tutkijat eivät muuttaneet sementtireseptin ainesosia suoran CO2-päästöjen vähentämiseksi.2 päästöjä. Sen sijaan he muuttivat ainesosien suhdetta. Alan standardi vahvan ja stabiilin sementin luomiseksi on ollut kalsiumin ja piidioksidin suhde 1:7. Tutkijat kyseenalaistivat tämän standardin tarpeen, suorittivat testejä ja totesivat, että 1:5-suhde ei ainoastaan tuottanut vahvempaa sementtiä, vaan arvioivat, että se voi vähentää COXNUMX-päästöjä.2 valmistusprosessin päästöjä jopa 60 prosenttia.
- Ferrock™: Arizonan yliopistossa kehitetty sementin korvaaja on portlandsementti. Tämä uudentyyppinen "sementti" on valmistettu teräspölystä, teollisuuden jätteestä. Prosessi, jossa teräspöly muunnetaan betonissa olevan sementin korvaavaksi sideaineeksi, vaatii itse asiassa suuria määriä CO2:ta.2Näin ollen Ferrock™:n valmistusprosessi sitoo hiilidioksidia.2 sen sijaan, että se säteilisi sitä.
Voivatko nämä vaihtoehdot todella korvata perinteisen sementin?
Yksi asia on löytää tapoja muuttaa sementin ainesosien reseptiä sementin hiilijalanjäljen pienentämiseksi. Mutta yhtä tärkeää on kysyä: Vaikuttavatko nämä sementtimuutokset suotuisasti syntyvän betonin ominaisuuksiin?
Tähän mennessä vastaukset ovat olleet yllättävän myönteisiä, mikä näyttää luovan kaikille osapuolille hyödyn. Yritysten ja yliopistojen tutkijat ovat tehneet lujuus- ja kestävyystestejä ja havainneet, että heidän uusista tuotteistaan saadaan betonia, joka vastaa tai ylittää luotettavasta portlandsementistä valmistetun betonin lujuus- ja kestävyysominaisuudet.
Ilmainen lataus – 4 syytä, miksi betonisi kuivuminen kestää ikuisuuden
Riippumatta siitä, kuinka nopeasti sementtiteollisuuden vaikuttajat siirtävät yhteiskuntaa kohti ympäristöystävällisemmän sementin käyttöä, voimme odottaa jotkin asiat pysyvät samoina. Betonin kovettumisprosessi (eli kemiallinen reaktio, joka tapahtuu sementin ja veden seoksen kovettuessa ja betonin muodostuessa) on edelleen se tekijä, joka määrää betonin kestävyysominaisuudet.
Lisäksi, vaikka uudet kokeelliset betoniseokset saattaisivat jonain päivänä ehdottaa uusien betonin kosteustestausmenetelmien käyttöä, lattian asentajan tarve saada tarkka kuva laatan kosteusolosuhteista pysyy muuttumattomana. Tiedot kosteusolosuhteista ovat aina kriittisen tärkeitä päätettäessä, onko betonilaatta valmis lattian asentamista varten.
Nykytutkimukset osoittavat selvästi, että luotettavin betonikosteusmittaus käyttää paikan päällä olevaa suhteellisen kosteuden (RH) anturia, kuten esimerkiksi ... Wagner-mittarit Nopea RH® sarjatMuiden kosteustestien käyttö voi lisätä lattian vakavan vaurioitumisen riskiä. Muista aina: oikein tekeminen ensimmäisellä kerralla on paitsi taloudellisesti myös ekologisesti järkevää!
Jasonilla on yli 20 vuoden kokemus myynnistä ja myynnin johtamisesta useilla eri toimialoilla, ja hän on menestyksekkäästi tuonut markkinoille useita tuotteita, mukaan lukien alkuperäiset Rapid RH® -betonikosteustestit. Hän työskentelee tällä hetkellä Wagner Metersillä Rapid RH® -tuotteiden myyntipäällikkönä.
Päivitetty viimeksi 6. joulukuuta 2021