Стэнфордский низкоуглеродистый цемент вместо известняка использует вулканическую породу

Пресловутый большой углеродный след производства цемента является главной целью для исследователей, стремящихся решить проблему изменения климата, и мы уже видели, как это может включать в себя всевозможные изменения в технологии.

Ученые из Стэнфордского университета продемонстрировали еще один способ замены проблемного известняка в портландцементе вулканической породой с нулевым содержанием углерода, что может помочь укрепить готовый продукт.

Цемент из вулканической породы

Известняк является ключевым ингредиентом при производстве портландцемента, но для этого камень необходимо извлечь из земли, измельчить и затем запечь при чрезвычайно высоких температурах вместе с другими материалами. Этот процесс сам по себе производит более трети выбросов углерода при производстве бетона, но экологические проблемы известняка на этом не заканчиваются.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Помимо огромного количества энергии, затрачиваемой на добычу, переработку и нагрев известняка, при его обработке и превращении в клинкер, небольшие куски, которые затем измельчаются в цементный порошок, происходит высвобождение накопленного в нем углерода. В противном случае этот углерод оставался бы запертым на сотни миллионов лет, и его высвобождение вносит еще один существенный вклад в общий углеродный след производства бетона.

Под руководством Тицианы Ванорио, доцента геофизики, ученые Стэнфорда работают над альтернативой. В прототипе цемента, разработанном командой, полностью исключен известняк, а вместо него используется вулканическая порода, которая также может быть использована для создания клинкера, который, в свою очередь, может быть смешан с горячей водой для получения цемента. Несмотря на то, что этот процесс требует таких же энергоемких затрат, вулканическая порода не содержит углерода, который высвобождается в процессе производства.

"Мы можем взять эту породу, измельчить ее и затем нагреть для производства клинкера, используя то же оборудование и инфраструктуру, которые в настоящее время используются для производства клинкера из известняка", - говорит Ванорио.

У такого подхода к производству цемента есть ряд дополнительных потенциальных преимуществ, и он связан с неармированным бетоном Древнего Рима. Когда клинкер из вулканической породы смешивается с горячей водой, это способствует образованию запутанных волокон, состоящих из переплетенных цепочек молекул. Подобные структуры встречаются в гидротермальных средах, где очень горячая вода находится близко к поверхности и позволяет породам и цементу реагировать вместе при высоких температурах. Более известны такие структуры в бетонных римских гаванях, которые выдержали 2000 лет воздействия морской воды.

Мы видели, как исследователи изучали невероятные свойства римского бетона в надежде улучшить характеристики современных версий. Рентгеновские исследования показали, как морская вода растворяет вулканический пепел и образует кристаллы, которые затыкают дыры в материале и со временем укрепляют его, а ученые даже обнаружили аналогичные процессы в стенах ядерных реакторов в Японии.

Ученые надеются сформировать свой низкоуглеродистый бетон подобно тому, как происходит естественное цементирование горных пород в гидротермальной среде, и используют современные инструменты для изучения крошечных структур, укрепляющих материал. Понимание условий, которые приводят к образованию этих армированных пород и древнеримского бетона, может привести к созданию современных версий, которые будут более прочными и не будут нуждаться в армировании стальной арматурой.

"Мысли о низкоуглеродном клинкере - это еще один способ уменьшить количество CO2, которое мы выбрасываем в атмосферу", - говорит соавтор Альберто Саллео, подчеркивая при этом более широкие возможности исследования. "Земля - это гигантская лаборатория, где материалы смешиваются при высоких температурах и высоком давлении. Кто знает, сколько еще интересных и в конечном итоге полезных структур существует на Земле?". опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet