Beton jest drugim po wodzie najczęściej używanym materiałem na świecie i odpowiada za ok. 7,5 proc. całkowitej antropogenicznej emisji dwutlenku węgla. Niestety, nie jest łatwo przywrócić go do postaci, którą można wykorzystać do wykonania nowych konstrukcji betonowych.
Czytaj też: Rewolucyjny beton ma w sobie coś lepszego niż piasek. Zbierajmy już ręce do oklasków
Naukowcy z University of Cambridge odkryli, że zużyty cement jest skutecznym substytutem topnika wapiennego, który jest stosowany w recyklingu stali w celu usunięcia zanieczyszczeń i zwykle kończy jako produkt odpadowy (żużel). Jednak zastępując wapno zużytym cementem, produktem końcowym jest cement z recyklingu, który można wykorzystać do produkcji nowego betonu. To nowa metoda recyklingu cementu, która nie jest kosztowna i znacznie zmniejsza emisję zarówno z betonu, jak i stali, ze względu na zmniejszone zapotrzebowanie na topnik wapienny. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature.
Prof. Julian Allwood z University of Cambridge mówi:
Przeprowadziliśmy serię warsztatów z przedstawicielami branży budowlanej na temat sposobów ograniczenia emisji z tego sektora. W wyniku tych dyskusji wyszło wiele świetnych pomysłów, ale jedna rzecz, której nie mogli lub nie chcieli wziąć pod uwagę, to świat bez cementu.
Zeroemisyjny beton coraz bliżej
Beton powstaje z piasku, żwiru, wody i cementu, który służy jako spoiwo. Chociaż jest to niewielka część betonu, cement odpowiada za prawie 90 proc. emisji dwutlenku węgla betonu. W ciągu ostatniej dekady uczeni badali substytuty cementu i odkryli, że mniej więcej jego połowę w betonie można zastąpić materiałami alternatywnymi, takimi jak popiół lotny, ale te alternatywy muszą zostać chemicznie aktywowane przez pozostałą część cementu, aby stwardnieć.
Czytaj też: Chińczycy twierdzą, że te robaki tworzą idealny „beton”. Czym to właściwie jest?
Dr Cyrille Dunant z University of Cambridge dodaje:
Na podstawie poprzednich prac miałem niejasne wyobrażenie, że gdyby możliwe było rozdrobnienie starego betonu, usunięcie piasku i kamieni, podgrzanie cementu usunęłoby wodę, a następnie ponownie utworzyłby się klinkier. Kąpiel w ciekłym metalu pomogłaby w tej reakcji chemicznej, a elektryczny piec łukowy używany do recyklingu stali wydawał się bardzo prawdopodobny. Musieliśmy spróbować.
Elektryczny piec łukowy potrzebuje “topnika”, zwykle wapna, do oczyszczenia stali. Ta stopiona skalista substancja wychwytuje zanieczyszczenia, następnie wypływa na powierzchnię i tworzy warstwę ochronną, która zapobiega wystawieniu nowej, czystej stali na działanie powietrza. Na koniec procesu zużyty topnik jest odrzucany jako materiał odpadowy.
Brytyjscy naukowcy zastąpili topnik wapienny zaczynem cementowym pochodzącym z recyklingu. Takie rozwiązanie nie tylko pozwoliło dobrze oczyścić stal, ale także wytworzyć cement portlandzki (jeżeli żużel zostanie szybko schłodzony).
Technika ta nie powoduje zwiększenia kosztów produkcji betonu ani stali i znacznie zmniejsza emisję dwutlenku w porównaniu ze zwykłymi metodami wytwarzania obu. Gdyby elektryczny piec łukowy był zasilany źródłami odnawialnymi, mógłby zasadniczo wytwarzać cement o zerowej emisji.
Metodę tę przetestowano już w piecach wytwarzających kilkadziesiąt kg cementu, a naukowcy twierdzą, że w tym miesiącu trwają pierwsze próby na skalę przemysłową, podczas których w ciągu dwóch godzin można wyprodukować około 66 ton cementu. Naukowcy twierdzą, że skala procesu może pozwolić na wyprodukowanie miliarda ton “cementu elektrycznego” do 2050 r.