Αυτό το άρθρο "Behind the Scenes" δόθηκε στο LiveScience σε συνεργασία με το National Science Foundation.
Αν θέλετε να μαγειρέψετε κάποιο φιλικό προς το περιβάλλον τσιμέντο, απλά αναμίξτε δύο φλιτζάνια κοκκώδους ασβεστόλιθου στον κήπο, ένα φλιτζάνι σκόνη υψικαμίνου και τρεις κουταλιές σόδας (δηλαδή ανθρακικό νάτριο). Ποια είναι τα αποτελέσματα μιας ισχυρής, βιώσιμης και οικονομικής εναλλακτικής λύσης σε σχέση με το συνηθισμένο τσιμέντο Portland (OPC), τον πρωτοπόρο στον κλάδο τσιμέντου. Οι ερευνητές στην ομάδα του Michel Barsoum στο Πανεπιστήμιο Drexel έχουν προετοιμάσει αυτήν την φαινομενικά νέα τεχνολογία τα τελευταία χρόνια, αλλά οι ρίζες της πηγαίνουν πίσω πολύ πιο μακριά απ 'ότι μπορεί κανείς να συνειδητοποιήσει.
Στις Μεγάλες Πυραμίδες της Αιγύπτου, στην πραγματικότητα. Η ομάδα του Μπαρσούμ διεξήγαγε έρευνα που φαινόταν να αποδείξει ότι μερικές από τις πέτρες στις πυραμίδες χυτεύθηκαν χρησιμοποιώντας μια πρώιμη μορφή τσιμέντου αντί να σκαλιστούν από ασβεστόλιθο. Εάν κάποια από τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των πυραμίδων χτίστηκαν πράγματι και διήρκεσαν 4.500 χρόνια, γιατί να μην τα χρησιμοποιήσετε στα σημερινά δομικά υλικά, αναρωτιόταν;
"Ο OPC είναι υπεύθυνος για το 5 με 8 τοις εκατό της παγκόσμιας COand που καταναλώνει τεράστια ποσότητα ενέργειας", λέει ο Alex Moseson, ένας συνάδελφος που τώρα αναλαμβάνει την πρωτοβουλία να φέρει την εναλλακτική λύση του Barsoum στην αγορά.
Τα συστατικά τσιμέντου Greenstone
Η διαφορά μεταξύ του τσιμέντου "Greenstone" που δημιουργήθηκε από το Drexel, όπως ονομάζεται, και του συνηθισμένου τσιμέντου Portland, βρίσκεται στα συστατικά και τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται. Το Greenstone είναι ένα τσιμέντο ενεργοποιημένο με αλκάλια (AAC) το οποίο δεν χρειάζεται θέρμανση όταν κατασκευάζεται. Αντίθετα, η AAC βασίζεται σε ανακυκλωμένα συστατικά που είναι άμεσα διαθέσιμα - κυρίως βιομηχανικά απόβλητα που έχουν ήδη θερμανθεί. Αυτά περιλαμβάνουν την ιπτάμενη τέφρα, την αιθάλη καπνού που συλλέγεται από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και σκωρία, το οποίο είναι ένα παραπροϊόν της διαδικασίας που μετατρέπει το σιδηρομετάλλευμα σε σίδηρο.
Ως αποτέλεσμα, το προφίλ περιβαλλοντικών επιπτώσεων του Greenstone είναι εντυπωσιακά διαφορετικό από το OPC, παρουσιάζοντας κατά 97% λιγότερη κατανάλωση ενέργειας και παραγωγή CO2. Επιπλέον, η εύκολη διαθεσιμότητα πρώτων υλών φέρνει το κόστος κατασκευής από $ 75 ανά τόνο σε περίπου $ 50 ανά τόνο. Με τις προσδοκώμενες πιστώσεις άνθρακα, η Greenstone αποδίδει επιπλέον οφέλη ύψους $ 5- $ 20 ανά τόνο.
Αλλά πώς συγκρίνεται με την OPC στην απόδοση; "Τα αποτελέσματά μας και η βιβλιογραφία επιβεβαιώνουν ότι εκτελεί επίσης ή καλύτερα από το OPC", λέει ο Barsoum. Η ομάδα είναι κοντά στο να δει τις δοκιμές βιομηχανίας τσιμεντοβιομηχανίας που θέτουν σημεία αναφοράς για τη δύναμη, τον χρόνο και την ογκομετρική σταθερότητα.
Όπως είναι σημαντικό, λέει ο Moseson, "Έχουμε εργαστεί πάντα προς το τσιμέντο που λειτουργεί στον πραγματικό κόσμο, όχι μόνο στο εργαστήριο. Αυτό σημαίνει σταθερότητα στο ράφι, δυνατότητα επεξεργασίας, σκλήρυνση σε θερμοκρασία δωματίου, εύκολη μεταφορά και πολλά άλλα. "
Ο Μωυσών ασχολήθηκε με μια τέτοια πραγματική εφαρμογή στον κόσμο, ενώ στην IIT Βομβάη στη Βομβάη, διεξάγοντας έρευνα για τη διατριβή του. Εργάστηκε με τοπικούς ερευνητές για να αναπτύξει μια ΑΑΚ που πληρούσε τα πρότυπα που καθορίστηκαν στην Ινδία για τσιμέντο και διερεύνησε πώς η παραγωγή Greenstone θα μπορούσε να ενδυναμώσει τους ανθρώπους που ζουν σε παραγκουπόλεις. Σήμερα, τρία προϊόντα από τοπικά υλικά, χρησιμοποιώντας τοπικά εργαλεία και εργατικό δυναμικό, εξετάζονται επί του παρόντος από έναν σημαντικό κατασκευαστή τσιμέντου.
Η ομάδα πήρε την Greenstone και σχημάτισε μια εταιρεία, η Greenstone Technologies, Inc. Ξεκίνησαν να δημοσιεύουν επιστημονικά αποτελέσματα σχετικά με τα συμπεράσματά τους το 2009 και μια έκδοση Νοεμβρίου 2011 Συστατικά τσιμέντου και σκυροδέματος συζήτησε το πρακτικό δυναμικό του πράσινου τσιμέντου Drexel. Οι ερευνητές μιλάνε αυτήν την περίοδο με επενδυτές και πιθανούς συνεργάτες. Με την απαίτηση για οφέλη από μειωμένο κόστος, μειωμένη ρύπανση και αυξημένη απόδοση, υπάρχουν εμπόδια στην κυκλοφορία του τσιμέντου Drexel στην αγορά; "Οι προκλήσεις για την εξάπλωση αυτής στην αγορά περιλαμβάνουν τη διακύμανση μεταξύ πρώτων υλών ... και τον χρόνο που χρειάζεται για την επικύρωση ενός νέου υλικού", λέει ο Moseson. "Ενώ η έρευνά μας μας επιτρέπει να αντισταθμίζουμε τις παραλλαγές, θα βοηθούσε αν οι μεταποιητές σκέφτονται τη τέφρα και τη σκωρία ως συμπαραγωγή αντί για υποπροϊόντα για να συμβάλουν στην τυποποίηση αυτών των υλικών για χρήση στο τσιμέντο.
"Πρέπει επίσης να ξεπεράσουμε τις ισχυρές δυνάμεις της αγοράς. Το OPC είναι μια παγκόσμια αγορά 300 δισεκατομμυρίων δολαρίων και είναι δύσκολο να πείσουν οι οικοδόμοι και οι βιομηχανίες να χρησιμοποιήσουν κάτι άλλο. Πείθοντας τους ανθρώπους ότι το τσιμέντο μας θα διαρκέσει όσο το OPC όταν είναι νεότερο είναι επίσης μια πρόκληση. " Επιπλέον, το προϊόν τους δεν μπορεί να κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας λόγω της μεγάλης προγενέστερης τεχνολογίας - ή προηγούμενης γνώσης που σχετίζεται με την τεχνολογία - από τη δεκαετία του 1950, γεγονός που μερικές φορές αποθαρρύνει τους επενδυτές. Παρά τα εμπόδια αυτά, το ενδιαφέρον για το έργο τους αυξάνεται.
Είναι ενδιαφέρον ότι η AAC δεν είναι εντελώς καινούργια. Στη δεκαετία του 1950 και του 1960, χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία μια μορφή ΑΑΚ σε ορισμένα κτήρια της πρώην Σοβιετικής Ένωσης. Εκτός από τις Μεγάλες Πυραμίδες της Αιγύπτου, μεγάλο μέρος της έμπνευσης για την έρευνα αυτή προέρχεται από την αρχαία Ρώμη. "Όλα όσα έχτισαν οι Ρωμαίοι ήταν κατασκευασμένα από παρόμοια συστατικά", λέει ο Moseson. "Αν και δεν θα ξέρουμε για 2.000 χρόνια αν η δική μας έχει τη μακροζωία των ρωμαϊκών κτιρίων, μας δίνει μια ιδέα για τη διατήρηση της δύναμης αυτής της ουσίας."
Σημείωση του συντάκτη: Οι ερευνητές που απεικονίζονται στα άρθρα "Behind the Scenes" υποστηρίχθηκαν από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, την ομοσπονδιακή υπηρεσία που επιφορτίστηκε με τη χρηματοδότηση της βασικής έρευνας και εκπαίδευσης σε όλους τους τομείς της επιστήμης και της μηχανικής. Οποιεσδήποτε απόψεις, συμπεράσματα και συμπεράσματα ή συστάσεις που εκφράζονται σε αυτό το υλικό είναι αυτές του συγγραφέα και δεν αντανακλούν απαραίτητα τις απόψεις του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών. Δείτε το Πίσω από το αρχείο σκηνών.
