Σπίτια, γέφυρες και σήραγγες, τι κοινό έχουν; Κατασκευάζονται – όπως και οι περισσότερες άλλες κατασκευές – από σκυρόδεμα. Το σκυρόδεμα είναι ένα αξιόπιστο και φθηνό στην παραγωγή υλικό σε πολλές διαφορετικές παραλλαγές από την εποχή των Ρωμαίων.
Κάθε χρόνο, ο κόσμος παράγει πάνω από τέσσερα δισεκατομμύρια τόνους σκυροδέματος που προκαλούν το 8% των παγκόσμιων εκπομπών CO2. Ωστόσο, με την κλιματική αλλαγή πιο απειλητική από ποτέ, ήρθε η ώρα για πιο βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις.
Η παραγωγή σκυροδέματος ξεκινά με την εξόρυξη πρώτων υλών που συνθέτουν το μείγμα του, όπως γύψο, ασβεστόλιθο και άργιλο. Στη συνέχεια, αυτές οι ουσίες αλέθονται σε λεπτή σκόνη κατά τη φάση της άλεσης.
Τέφρα βιομάζας για βιώσιμο σκυρόδεμα
Οι μονάδες επεξεργασίας βιοαποβλήτων καίνε γεωργικά απόβλητα και απόβλητα ξύλου, λαμβάνοντας τέφρα βιομάζας ως υποπροϊόν. Η τέφρα αυτή λειτουργεί καλά ως λίπασμα. Ωστόσο, αρκετές μελέτες προτείνουν τη χρήση της τέφρας ως συνδετικό υλικό για την παραγωγή φιλικού προς το περιβάλλον σκυροδέματος.
Ερευνητές από το Politecnico di Torino, στην Ιταλία, ανακάλυψαν ότι η τέφρα βιομάζας που προέρχεται από θρυμματισμένο ξύλο και άχυρο - αν υποβληθεί σε κατάλληλη επεξεργασία - θα μπορούσε να συμβάλλει στην παραγωγή πιο βιώσιμου σκυροδέματος.
Επιπλέον, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Zagreb επεσήμαναν ότι η τέφρα βιομάζας ξύλου που χρησιμοποιείται σε αναλογία έως και 10% σε ένα μείγμα σκυροδέματος, δεν έχει σημαντικό αντίκτυπο στη συνοχή του υλικού. Τα απόβλητα βιομάζας ξύλου θα αυξηθούν τα επόμενα χρόνια και κατά συνέπεια η παραγόμενη τέφρα βιομάζας πιθανώς θα αποκτήσει σημαντικότερο ρόλο στη βιώσιμη παραγωγή σκυροδέματος.
Μαθήματα από την ιστορία
Η φινλανδική εταιρεία Betolar χρησιμοποιεί ανόργανα υλικά για την παραγωγή σκυροδέματος χωρίς εκπομπές CO2. Η ιπτάμενη τέφρα από τη βιομάζα και την καύση άνθρακα αποτελεί μέρος του μείγματος. Επιπλέον, περισσότερα υποπροϊόντα από διάφορες βιομηχανίες – όπως η μεταλλουργία, η εξόρυξη και η ενέργεια – χρησιμοποιούνται στο μείγμα, αλλά η φόρμουλα που χρησιμοποιεί η εταιρεία δεν είναι διαθέσιμη δημόσια.
Αν και η χρήση τέφρας ως συστατικού τσιμέντου μπορεί να φαίνεται σαν μια πρόσφατη ανακάλυψη, στην πραγματικότητα δεν είναι. Οι Ρωμαίοι συνδύασαν ηφαιστειακή και ιπτάμενη τέφρα με ασβέστη για να σχηματίσουν κονίαμα. Αυτή η ίδια συνταγή βρίσκεται πίσω από την κατασκευή ανθεκτικών μνημείων όπως το Κολοσσαίο. Ακολουθώντας αυτό το μονοπάτι, η Betolar αναπτύσσει τη φόρμουλα της για ανθεκτικό, βιώσιμο σκυρόδεμα.
Ανάμιξη τσιμέντου σε θερμοκρασία δωματίου
Το ανθρακικό ασβέστιο με χημικό τύπο CaCO3 είναι ένα από τα κύρια συστατικά του τσιμέντου. Η θέρμανση του στους 1450°C τον καθιστά αποτελεσματικό συνδετικό υλικό. Με την θέρμανση του, το ανθρακικό ασβέστιο διασπάται σε οξείδιο του ασβεστίου (CaO) και CO2, το οποίο αποτελεί μέρος των εκπομπών άνθρακα που προκύπτουν από τη διαδικασία.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Mainz βρήκαν έναν εναλλακτικό τρόπο. Αντί για τη φρύξη του ανθρακικού ασβεστίου, σκέφτηκαν να το αλέσουν με πυριτικό νάτριο. Το αποτέλεσμα είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν που αναμιγνύεται με καυστική σόδα πριν μπορέσει να δράσει ως συνδετικός παράγοντας σε συνδυασμό με χαλίκι, άμμο και νερό. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας είναι ότι η άλεση μπορεί να γίνει σε θερμοκρασία δωματίου, καθιστώντας τους κλιβάνους μη απαραίτητους και χρησιμοποιώντας μόνο το 10% της ενέργειας που καταναλώνεται για τη θέρμανση ενός κλιβάνου.
Κτίρια από βιώσιμο σκυρόδεμα
Καθώς αναδύονται νέες ιδέες για την κατασκευή κτιρίων – από ξύλο ή μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης, για παράδειγμα – το σκυρόδεμα εξακολουθεί να παραμένει η καλύτερη επιλογή για τις περισσότερες κατασκευές οικιστικού χαρακτήρα. Οι ερευνητές το γνωρίζουν αυτό και θα συνεχίσουν να ερευνούν τρόπους για να κάνουν το σκυρόδεμα πιο πράσινο.
Με πληροφορίες από innovationorigins.com
