Рециклирането може да доведе до появата на цимент с нулеви емисии

Изследователи от Университета в Кеймбридж са разработили начин за евтино и мащабно производство на нисковъглероден бетон чрез използване на отпадъчен цимент и електродъгови пещи от стоманодобивната промишленост.

Методът, разработен от инженерите, включва рециклиране на стар цимент от разрушени сгради чрез нагряване и реактивиране на съединенията в него.

Ключов за иновацията е начинът, по който се осъществява този процес: чрез използване на съществуващите пещи с електрическо захранване, използвани за рециклиране на стомана.

Циментът е основната съставка на бетона и е отговорен за около 90% от значителните въглеродни емисии на този материал.

Подходът на изследователите от Кеймбридж се отнася и до двата основни източника на тези емисии: химическата реакция, когато варовикът се превръща в нов цимент, и изгарянето на горива за захранване на пещите с висока температура, необходими за този процес.

Ученият от Кеймбридж Джулиан Олууд заяви, че иновацията представлява „пробив за строителната индустрия“ и че изследователският екип вярва, че тя ще се превърне в „първия в света процес за производство на цимент с нулеви емисии“.

„Знаем, че ако в бъдеще тази пещ се захранва с електроенергия, която не отделя емисии, нашият процес ще може да произвежда цимент без никакви емисии“, казва Олууд.

Екипът е създал частна компания за комерсиализиране на своя продукт, който нарича Cambridge Electric Cement, и твърди, че би могъл да осигури около една трета от нуждите на Обединеното кралство от цимент в рамките на десет години.

Те са тествали успешно своя метод в съоръжение за рециклиране на стомана. По-късно обаче ще бъде проведен пълен тест в промишлен мащаб, при който за два часа ще бъдат произведени 60 тона цимент, което ще даде по-убедителна представа за мащабите на метода.

Процесът е сравнително лесен. След разрушаването на дадена сграда бетонът се раздробява до степен, при която циментът може да се отдели от агрегатите.

Този използван цимент се пренася в стоманодобивна пещ и се използва вместо вар като „флюс“ – почистващ агент, използван в процеса на рециклиране за отстраняване на примесите от разтопения метал. Това е възможно, тъй като циментът и варта имат сходен състав на основата на калциев оксид.

Флюсът се комбинира с примесите и образува шлака – страничен продукт, който се издига в горната част на разтопената стомана и може лесно да бъде отделен. В този момент, ако шлаката на циментова основа се отстрани и бързо се охлади, тя се превръща във висококачествен портландцимент.

Според изследователите този рециклиран цимент се очаква да бъде толкова издръжлив, колкото всеки друг цимент в Обединеното кралство, тъй като има същия химически състав.

Според тях той има и предимство пред други разработвани решения за нисковъглероден бетон, тъй като използва съществуващи процеси, оборудване и стандарти, без съществени допълнителни разходи нито за бетонната, нито за стоманодобивната промишленост.

Досега повечето решения включваха замяна на част от съдържанието на цимент в бетона с алтернативни материали като летлива пепел. Но неговият циментов компонент никога не може да бъде напълно заменен, защото е необходим за химическо активиране, което означава, че някои емисии винаги остават.

Изследователите обаче подчертават, че техният електрически цимент сам по себе си не може да реши проблемите с въглеродните емисии, свързани с бетона.

„Производството на цимент с нулеви емисии е абсолютно чудо, но трябва също така да намалим количеството на цимента и бетона, които използваме“, казва Олууд. „Бетонът е евтин, здрав и може да се произвежда почти навсякъде, но ние просто използваме твърде много от него.“

„Можем драстично да намалим количеството бетон, което използваме, без никакъв компромис с безопасността, но трябва да има политическа воля това да се случи“, добави той.

Процесът и резултатите на екипа от Кеймбридж са документирани в статия в списание Nature.

Бетонът от много години е спорен материал в архитектурата и се смята, че е отговорен за до 8 % от въглеродните емисии в световен мащаб.

Други скорошни нисковъглеродни решения са бетона на Seratech, направен със силициев диоксид, изолиращ въглерод, и бетона на Университета на Колорадо, направен с помощта на водорасли.

Снимка: Shutterstock