Směrem k ekologičtějšímu cementu

Beton je hned po vodě nejvíce využívaným materiálem na Zemi. Odhaduje se, že v celosvětovém měřítku spotřebujeme ročně více než 25 miliard tun nového betonu – více než tři tuny betonu na osobu. S pokračující industrializací Číny, Indie a dalších zemí bude celosvětové používání betonu pouze růst.

Proč v této věci?

Protože výroba cementu, hlavní složky betonu, představuje 5 % celosvětové emise oxidu uhličitého (CO₂) emise připisované lidské činnosti, které mohou být faktorem přispívajícím ke globální změně klimatu.

Oxid uhličitý se uvolňuje v několika fázích procesu výroby cementu. Zaprvé je to energie spotřebovaná na těžbu vápence, primární složky cementu, a jeho dopravu do cementárny.

Jakmile je vápenec v závodě, smíchá se s vodou a dalšími materiály a poté se podrobí chemickému procesu zvanému „kalcinace“. Tento proces vyžaduje vypalování vápence a dalších složek při extrémně vysoké teplotě, zhruba 2700 stupňů Celsia (1400 stupňů Fahrenheita).

Kalcinace produkuje jak přímý, tak nepřímý CO2.₂ emise. Zpráva iniciativy pro udržitelnost cementu odhaduje, že 60 % emisí COXNUMX₂ Emise z cementárny jsou přímo způsobeny chemickou reakcí vyvolanou samotným procesem kalcinace. Zbývajících 40 % pochází z nepřímých emisí spojených s tímto procesem – COXNUMX₂ uvolňované z fosilních paliv potřebných k zapálení pecí a výrobě potřebného tepla.

Vzhledem k tomu, že beton je i nadále ústřední součástí stavebních projektů po celém světě, hledá se způsob, jak z něj udělat ekologičtější materiál.

Rostoucí možnosti pro snížení uhlíkové stopy cementu

S významným dopadem přichází i významná příležitost. Protože výroba cementu je hlavním přispěvatelem k celosvětovým emisím CO2.₂ emise, prospěšné změny ve výrobním procesu by mohly tyto emise znatelně snížit.

Existují tři klíčové příležitosti ke snížení CO2₂ emise:

1. Snížit nepřímé emise snížením spotřeby fosilních paliv potřebných k vytápění pecí pro zpracování vápencových směsí.
2. Snižte přímé emise z procesu kalcinace, obecně snížením potřebného množství vápence nebo úpravou receptury směsi procházející kalcinací.
3. Používejte metody zachycování a ukládání uhlíku (CSS) k zachycení CO2₂ který se přímo nebo nepřímo uvolňuje z procesu výroby cementu.

Komerční podniky i akademické instituce vymýšlejí kreativní způsoby, jak snížit uhlíkovou stopu cementu. Nové nápady hledají jak v přírodě, tak ve starověku. Zde jsou některé z nejslibnějších:

• Calera, kalifornská společnost se snaží převzít CO2₂ emise emitované z jiných průmyslových odvětví a přeměňují tyto emise na výchozí materiál pro beton, čímž nahrazují vápenec. Tento proces, modelovaný podle toho, jak příroda vytváří korálové útesy, filtruje zachycený CO2₂ emise mořskou vodou. Výsledkem je křídovitý materiál, který lze použít jako přísadu do betonu a který pro zpracování nevyžaduje extrémní teplotu vápence.
  
• Greenstone cement: Výzkumníci z Drexelovy univerzity zjistili, že části starověkých egyptských pyramid byly vyrobeny z určité formy betonu, nikoli z masivního kamene. Vědci, nadšení z dlouhověkosti pyramid, zkoumali, jak tento odolný materiál učinit ekologičtějším. Začali kombinací recyklovatelných materiálů – většinou průmyslového odpadu – s menším množstvím vápence. Poté do upravené směsi přidali malé množství alkalické chemikálie pomocí procesu, který vyžaduje velmi málo tepla. Jejich odhad je, že tento alkalicky aktivovaný cement emituje o 97 % méně COXNUMX.₂ než tradiční portlandský cement.
• Výzkum MIT: Vědci z Massachusettského technologického institutu nezměnili žádné složky v receptuře cementu, aby snížili přímé emise CO2.₂ emise. Místo toho upravili poměr složek. Průmyslovým standardem pro výrobu silného a stabilního cementu byl poměr vápníku a oxidu křemičitého 1:7. Vědci zpochybnili potřebu tohoto standardu a provedli testy a dospěli k závěru, že poměr 1:5 nejenže produkuje silnější cement, ale odhaduje se, že může snížit emise COXNUMX.₂ emise z výrobního procesu až o 60 %.
  
• Ferrock™: Tento materiál, vyvinutý na Arizonské univerzitě, je náhradou portlandského cementu. Tento nový typ „cementu“ se vyrábí z ocelového prachu, průmyslového odpadu. Proces přeměny ocelového prachu na pojivo, které může nahradit cement v betonu, ve skutečnosti vyžaduje velké množství CO2.₂Výrobní proces Ferrock™ tak absorbuje CO2.₂ místo jeho vyzařování.

Mohou tyto možnosti skutečně nahradit tradiční cement?

Jedna věc je objevovat způsoby, jak změnit recepturu cementu tak, aby se snížila jeho uhlíková stopa. Stejně důležité je si ale položit otázku: Mají tyto změny v cementu příznivý vliv na vlastnosti výsledného betonu?

Dosavadní odpovědi byly překvapivě pozitivní, což vytvořilo situaci, která se jeví jako výhodná pro všechny. Výzkumníci z podniků a univerzit provádějí testy pevnosti a trvanlivosti a zjišťují, že jejich nové produkty poskytují beton, který splňuje nebo překračuje pevnostní a trvanlivé vlastnosti betonu vyrobeného z osvědčeného portlandského cementu.

Stažení zdarma – 4 důvody, proč váš beton schne věčně

Bez ohledu na to, jak rychle se vlivné osobnosti v cementářském průmyslu posunou směrem k používání ekologičtějšího cementu, můžeme očekávat, že některé věci zůstanou stejné. Proces vytvrzování betonu (tj. chemická reakce, ke které dochází při tuhnutí směsi cementu a vody, čímž vzniká beton) je stále tím, co určuje vlastnosti trvanlivosti betonu.

Kromě toho, i když nové experimentální betonové směsi jednoho dne naznačí použití nových metod testování vlhkosti betonu, potřeba pokládače podlahových krytin mít přesný obraz o stavu vlhkosti desky zůstane nezměněna. Informace o stavu vlhkosti budou vždy kriticky důležité při rozhodování, zda je betonová deska připravena pro pokládku hotové podlahy.

Současný výzkum jasně ukazuje, že nejspolehlivější test vlhkosti betonu využívá sondu relativní vlhkosti (RH) in situ, jako jsou ty, které se nacházejí v Wagnerovy měřiče Rapid RH^® SadyPoužití jiných testů vlhkosti by mohlo znamenat nepřiměřené riziko vážného selhání podlahy. Vždy pamatujte: udělat to správně hned napoprvé má nejen dobrý ekonomický, ale i ekologický smysl!

Jason Spangler

Jason má více než 20 let zkušeností v oblasti prodeje a řízení prodeje v celé řadě odvětví a úspěšně uvedl na trh řadu produktů, včetně původních testů vlhkosti betonu Rapid RH®. V současné době pracuje pro Wagner Meters jako manažer prodeje produktů Rapid RH®.

Naposledy aktualizováno 6. prosince 2021