See stseenide taga olev artikkel edastati LiveScience'ile koostöös Riikliku Teadusfondiga.
Kui soovite küpsetada mõnda keskkonnasõbralikku tsementi, segage lihtsalt kaks tassi granuleeritud aia lubjakivi, üks tass jahvatatud granuleeritud kõrgahju räbu ja kolm supilusikatäit sooda (st naatriumkarbonaat). Tulemused on tugev, jätkusuutlik ja ökonoomne alternatiiv tavalisele portlandtsemendile (OPC), tsemendi valdkonnas juhtivast tsemendist. Drexeli ülikooli Michel Barsoumi rühma teadlased on seda näiliselt uut tehnoloogiat küpsetanud viimase paari aasta jooksul, kuid selle päritolu ulatub kaugemale, kui võib arvata.
Tegelikult Egiptuse suurte püramiidideni. Barsoumi grupp viis läbi uuringuid, mis näisid tõestavat, et osa püramiidides leiduvatest kividest valati paekivist välja raiutud varase tsemendi vormis. Kui mõned püramiidide ehitamiseks kasutatud materjalid olid tõesti valatud ja need on kestnud 4500 aastat, miks ei võiks neid tänapäeva ehitusmaterjalides kasutada, mõtiskles ta?
„OPC vastutab 5–8 protsendi eest kogu maailma COA-st ja tarbib tohutult energiat,” ütleb Alex Moseson, kolleeg, kes nüüd astub juhtima Barsoumi alternatiivi turule toomisel.
Greenstone'i tsemendi koostisosad
Drexeli loodud „Greenstone” tsemendi ja tavalise portlandtsemendi erinevus seisneb kasutatud koostisosades ja meetodites. Greenstone on leelisega aktiveeritud tsement (AAC), mis valmistamise ajal ei vaja kuumutamist. AAC tugineb pigem ringlussevõetud koostisosadele, mis on hõlpsasti kättesaadavad - enamasti juba kuumutatud tööstusjäätmete toodetele. Nende hulka kuuluvad lendtuhk, söeküttel töötavatest elektrijaamadest korstna tahma ja räbu, mis on rauamaagi rauaks muutmise protsessi kõrvalsaadus.
Selle tulemusel on Greenstone'i keskkonnamõju profiil dramaatiliselt erinev kui OPC oma - see näitab 97 protsenti vähem tarbitud energiat ja ka toodetud süsinikdioksiidi. Lisaks suurendab toorainete täielik kättesaadavus tootmiskulusid 75 dollarilt tonnilt umbes 50 dollarini tonni kohta. Eeldatava süsinikukrediidi korral annab Greenstone täiendavat kasu 5–20 dollarit tonni kohta.
Kuid kuidas on see jõudluses võrreldav OPC-ga? "Meie tulemused ja kirjandus kinnitavad, et see toimib sama hästi või paremini kui OPC," ütleb Barsoum. Grupp on lähedal sellele, et näha läbi tsemendi läbimise katseid, mis määravad tugevuse, aja ja ruumala stabiilsuse võrdlusalused.
Sama oluline on Mosesoni sõnul: „Oleme alati töötanud tsemendi poole, mis töötab ka reaalses maailmas, mitte ainult laboris. See tähendab riiulite stabiilsust, töödeldavust, kõvenemist toatemperatuuril, hõlpsat transportimist ja palju muud. "
Moseson taotles sellist reaalse maailma rakendust Mumbai IOM Bombays, viies läbi oma väitekirja uurimistööd. Ta töötas koos kohalike teadlastega välja AAC-i, mis vastaks Indias tsemendi jaoks kehtestatud standarditele, ja uuris, kuidas Greenstone'i tootmine võiks anda võimust slummides elavatele inimestele. Täna kaalub sealne suur tsemenditootja kolme toodet, mis on valmistatud kohalikest materjalidest ja milles kasutatakse kohalikke tööriistu ja tööjõudu.
Rühm on võtnud Greenstone'i ja asutanud ettevõtte Greenstone Technologies, Inc. Nad hakkasid avaldama oma leidude kohta teaduslikke tulemusi 2009. aastal ja 2011. aasta novembri väljaandes Tsemendi- ja betoonkomposiidid arutasime Drexeli rohelise tsemendi praktilist potentsiaali. Teadlased räägivad praegu investorite ja võimalike partneritega. Kas Drexeli tsemendi turule laskmisel on takistusi väidetud kulude, reostuse ja parema jõudluse eeliste osas? „Selle turule pääsemise väljakutsete hulka kuuluvad erinevused lähtematerjalides… ja uue materjali valideerimiseks kuluv aeg,“ ütleb Moseson. „Ehkki meie uurimistöö võimaldab kompenseerida variatsioone, oleks abiks, kui töötlejad mõtleksid kõrvalsaaduste asemel kärbestuhale ja räbule kaastoodetena, mis aitaks neid materjale tsemendis kasutamiseks standardiseerida.
„Peame ületama ka võimsad turujõud. OPC on 300 miljardi dollari suurune globaalne turg ning ehitajaid ja tööstusi veenda midagi muud kasutama on keeruline. Samuti on väljakutse veenda inimesi, et meie tsement kestab sama kaua kui OPC, kui see on uuem. ” Lisaks pole nende toode patenteeritav suure hulga senise tehnika taseme või tehnoloogiaga seotud eelteadmiste tõttu juba 1950-ndatest aastatest, mis on investoritele mõnikord heidutav. Nendele takistustele vaatamata kasvab huvi nende töö vastu veelgi.
Huvitav on see, et AAC pole täiesti uus. 1950. ja 1960. aastatel kasutati endise Nõukogude Liidu mõnes hoones edukalt AAC-i vormi. Lisaks Egiptuse suurtele püramiididele tuli selle uurimistöö inspiratsiooniks ka Vana-Rooma. "Kõik, mida roomlased ehitasid, oli valmistatud sarnastest koostisosadest," ütleb Moseson. "Kuigi me ei tea 2000 aastat, kas meie Rooma ehitised on pikaealised, annab see meile ettekujutuse nende asjade püsivusest."
Toimetaja märkus: Stseenide taga olevates artiklites kujutatud teadlasi on toetanud Riiklik Teadusfond, föderaalamet, mille ülesandeks on kõigi teaduse ja tehnika valdkondade alusuuringute ja hariduse rahastamine. Kõik selles materjalis avaldatud arvamused, järeldused ja järeldused või soovitused on autori arvamused, need ei kajasta tingimata Riikliku Teadusfondi seisukohti. Vaadake Stseenide arhiivi taga.
