20.06.2018
Бетонный состав, в котором цемент заменен на золу, разработали ученые из американского Университета Райса. Научная разработка позволит одновременно достичь двух ключевых целей. Во-первых, снизить выбросы углекислого газа в атмосферу при производстве цемента. Во-вторых, направить отходы от деятельности тепловых электрических станций на вторичную переработку, тем самым сэкономив на их утилизации.
Химики Роузбех Шахсавари и Сун Хуан рассказали о результатах своих исследований в статье, опубликованной в журнале «Американское керамическое сообщество».
По их данным, каждый год на планете выпускается свыше 20 млрд тонн бетона, в том числе для возведения и восстановления фундаментов. По большей части гидравлическим вяжущим веществом в смеси выступает такая разновидность цемента как портландцемент. Его производство нельзя назвать экологически чистым – в процессе выделяется немалое количество CO2.
В общемировых масштабах отходы цементопроизводящих заводов составляют от 5 до 10% выбросов углекислых газов на Земле. После транспорта и энергетического комплекса цементная промышленность занимает третье место по размеру ущерба окружающей среде среди всех экономических отраслей.
Ситуация усугубляется тем, что помимо выделения двуокиси углерода, производство цемента требует сжигания ископаемого топлива, запас которого неизбежно сокращается.
По этим причинам многие крупные химические лаборатории занимаются поиском альтернативы портландцементу.
Уже не раз в научном сообществе обсуждалась идея использовать летучую золу, образующуюся во время сжигания угля в котельных, на заводах, тепловых электростанциях. В данный момент большая часть производств вынуждена нести расходы на ее захоронение. Предлагалось на основе этих отходов создать новую марку цемента. Однако практическое решение вопроса до последнего времени не было найдено.
- Технологи, как правило, добавляют 5-20% летучей смолы в состав цемента, чтобы он был более экологичным, - объясняют неудачи своих предшественников Сун Хуан и Роузбех Шахсвари. – Тем не менее в процентном соотношении в смеси все равно остается много портландцемента. Соответственно, достичь цели, и при этом сохранить рентабельность производства, промышленникам не удавалось.
Химики объясняют ситуацию так: когда вяжущее вещество заменяется на золу, требуется вносить немалое количество активаторов процесса, изготовленных с использованием натрия. Это приводит к неоправданному удорожанию смеси.
Что же предложили ученые в противовес этому?
Отказаться от дорогой золы класса F, которая остается после сжигания первосортных видов топлива, в частности антрацита и битуминозных углей. Само по себе такое решение требует затрат, да и содержание кальция в получившихся отходах недостаточно для выполнения связующей функции.
Роузбех Шахсвари рекомендует использовать несгораемый остаток типа C, получившийся после дешевых материалов вроде суббитуминозных углей и лигнита. В нем присутствует высокое процентное содержание кальция.
В результате лабораторных тестов химики разработали состав, в котором зола достигала 76-80%. Оставшимися ингредиентами стали натриевые активаторы, кремнезем и оксид кальция. В связи с тем, что присутствие катализаторов на основе натрия не превысило 5%, изготовление смеси оказалось экономически выгодным.
Экобетон с честью выдержал первые испытания: через неделю после отверждения он показал отличную прочность на сжатие – 10 мегапаскалей. При таком конечном результате, сопоставимом с обычным цементом, новый материал выигрывает по экологическим характеристикам.
В пресс-релизе к исследованию Роузбех Шахсвари пояснил, что их открытие, наконец-то, дало промышленникам реальные инструменты для перехода на путь ответственного производства, безопасного для окружающей среды.
Прежде чем состав запустят в серийный выпуск, химики планируют провести еще ряд тестов. В частности исследовать долговечность экобетона. Тем не менее уже сейчас понятно направление, в котором будет дальше двигаться цементная отрасль.
Подготовлено по материалам vesti.ru
Заполните форму ниже, и наши специалисты свяжутся с вами в ближайшее время