Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ επινόησαν έναν τρόπο για τη φθηνή παραγωγή σκυροδέματος χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα σε κλίμακα, χρησιμοποιώντας τα απόβλητα τσιμέντου και τους φούρνους ηλεκτρικού τόξου της χαλυβουργίας.
Η μέθοδος που ανέπτυξαν οι μηχανικοί περιλαμβάνει την ανακύκλωση παλαιού τσιμέντου από κατεδαφισμένα κτίρια, θερμαίνοντάς το και ενεργοποιώντας εκ νέου τις ενώσεις μέσα σε αυτό. Το κλειδί για την καινοτομία είναι ο τρόπος με τον οποίο εκτελείται αυτή η διαδικασία: με την αξιοποίηση των υφιστάμενων ηλεκτρικών κλιβάνων που χρησιμοποιούνται για την ανακύκλωση του χάλυβα.
Το τσιμέντο είναι το βασικό συστατικό του σκυροδέματος και ευθύνεται για το 90% περίπου των σημαντικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα του υλικού. Η προσέγγιση των ερευνητών του Κέιμπριτζ αφορά και τις δύο κύριες πηγές αυτών των εκπομπών: τη χημική αντίδραση κατά τη μετατροπή του ασβεστόλιθου σε νέο τσιμέντο και την καύση καυσίμων για την τροφοδοσία των κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας που απαιτούνται για τη διαδικασία αυτή.
Ο ακαδημαϊκός του Cambridge, Julian Allwood, δήλωσε ότι η καινοτομία αντιπροσωπεύει “μια σημαντική ανακάλυψη για τον κατασκευαστικό κλάδο” και ότι η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι θα γίνει “η πρώτη διαδικασία στον κόσμο για την παραγωγή τσιμέντου με μηδενικές εκπομπές“.
“Γνωρίζουμε ότι αν στο μέλλον ο κλίβανος αυτός τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια που δεν έχει εκπομπές, η διαδικασία μας θα μπορούσε να παράγει τσιμέντο χωρίς καμία εκπομπή“, δήλωσε ο Allwood. Η ομάδα έχει ιδρύσει μια ιδιωτική εταιρεία για την εμπορική αξιοποίηση του προϊόντος τους, το οποίο ονομάζουν Cambridge Electric Cement, και λένε ότι θα μπορούσαν να παρέχουν περίπου το ένα τρίτο των αναγκών του Ηνωμένου Βασιλείου σε τσιμέντο μέσα σε δέκα χρόνια. Έχουν δοκιμάσει με επιτυχία τη μέθοδό τους σε μια εγκατάσταση ανακύκλωσης χάλυβα. Όμως μια δοκιμή πλήρους βιομηχανικής κλίμακας αργότερα αυτό το μήνα – όπου 60 τόνοι τσιμέντου θα πρέπει να παραχθούν σε δύο ώρες – θα δώσει μια πιο πειστική ένδειξη για την επεκτασιμότητά της.
Η σχετική διαδικασία είναι σχετικά απλή. Μετά την κατεδάφιση ενός κτιρίου, το σκυρόδεμά του θρυμματίζεται μέχρι το σημείο όπου το τσιμέντο μπορεί να διαχωριστεί από τα αδρανή. Αυτό το χρησιμοποιημένο τσιμέντο μεταφέρεται σε έναν κλίβανο χάλυβα και χρησιμοποιείται αντί για ασβέστη ως “ρευστό”, ο καθαριστικός παράγοντας που χρησιμοποιείται στη διαδικασία ανακύκλωσης για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών από το λιωμένο μέταλλο. Αυτό είναι δυνατό επειδή το τσιμέντο και ο ασβέστης έχουν παρόμοια σύνθεση με βάση το οξείδιο του ασβεστίου. Το ρευστό συνδυάζεται με τις ακαθαρσίες για να σχηματίσει σκωρία, ένα υποπροϊόν που ανεβαίνει στην κορυφή του λιωμένου χάλυβα και μπορεί εύκολα να διαχωριστεί. Σε αυτό το σημείο, εάν η σκωρία με βάση το τσιμέντο απομακρυνθεί και ψυχθεί γρήγορα, μετατρέπεται σε υψηλής ποιότητας τσιμέντο τύπου Portland.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό το ανακυκλωμένο τσιμέντο αναμένεται να είναι εξίσου ανθεκτικό με οποιοδήποτε άλλο τσιμέντο, επειδή έχει την ίδια χημική σύνθεση. Έχει επίσης πλεονέκτημα έναντι άλλων λύσεων σκυροδέματος χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα που βρίσκονται υπό ανάπτυξη, επειδή χρησιμοποιεί υπάρχουσες διαδικασίες, εξοπλισμό και πρότυπα, χωρίς σημαντικό πρόσθετο κόστος είτε για τις βιομηχανίες σκυροδέματος είτε για τις βιομηχανίες χάλυβα. Αυτό σημαίνει ότι είτε το τσιμέντο παρασκευάζεται σε συμπαραγωγή με την ανακύκλωση χάλυβα είτε μόνο του με τον ίδιο εξοπλισμό, θα πρέπει να μπορεί να κλιμακωθεί γρήγορα.
Μέχρι τώρα, οι περισσότερες λύσεις αφορούσαν την αντικατάσταση μέρους του τσιμέντου του σκυροδέματος με εναλλακτικά υλικά. Όμως το συστατικό του τσιμέντου δεν μπορούσε ποτέ να αντικατασταθεί πλήρως, επειδή είναι απαραίτητο για τη χημική ενεργοποίηση, πράγμα που σημαίνει ότι κάποιες εκπομπές παρέμεναν πάντα. Ωστόσο, οι ερευνητές τονίζουν ότι το ηλεκτρικό τους τσιμέντο από μόνο του δεν μπορεί να λύσει τα προβλήματα των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα που σχετίζονται με το σκυρόδεμα.
“Η παραγωγή τσιμέντου με μηδενικές εκπομπές είναι ένα απόλυτο θαύμα, αλλά πρέπει επίσης να μειώσουμε την ποσότητα τσιμέντου και σκυροδέματος που χρησιμοποιούμε“, δήλωσε ο Allwood. “Το σκυρόδεμα είναι φθηνό, ισχυρό και μπορεί να κατασκευαστεί σχεδόν οπουδήποτε, αλλά απλά χρησιμοποιούμε πάρα πολύ από αυτό. Θα μπορούσαμε να μειώσουμε δραματικά την ποσότητα του σκυροδέματος που χρησιμοποιούμε χωρίς καμία μείωση της ασφάλειας, αλλά χρειάζεται πολιτική βούληση για να συμβεί αυτό“.
Το σκυρόδεμα αποτελεί εδώ και πολλά χρόνια αμφιλεγόμενο υλικό στην αρχιτεκτονική και εκτιμάται ότι ευθύνεται για το 8% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα παγκοσμίως. Άλλες πρόσφατες λύσεις χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα περιλαμβάνουν το σκυρόδεμα της Seratech που παρασκευάζεται με πυρίτιο που δεσμεύει τον άνθρακα και το σκυρόδεμα του Πανεπιστημίου του Κολοράντο που παρασκευάζεται με τη βοήθεια φυκιών.
[via]
