O nouă metodă de reciclare ar putea rezolva una dintre cele mai mari provocări ale lumii

Cercetătorii de la Universitatea din Cambridge (Anglia) au dezvoltat o metodă de reciclare a cimentului cu emisii foarte reduse la scară largă, o inovație care ar putea fi crucială în tranziția către zero emisii nete.

Această metodă de reciclare a cimentului, despre care cercetătorii spun că este „un adevărat miracol”, folosește cuptoare cu arc electric alimentate electric, utilizate pentru reciclarea oțelului, pentru a recicla simultan cimentul, componenta betonului ce consumă mult carbon.

• Revoluție în medicină! Au fost dezvoltate primele microace imprimate 3D din lume
• O gaură neagră supermasivă a fost înclinată de un eveniment misterios

Betonul este al doilea cel mai utilizat material pe planetă, după apă, și este responsabil pentru aproximativ 7,5% din totalul emisiilor antropogene de CO₂. O modalitate scalabilă și eficientă din punct de vedere al costurilor de reducere a emisiilor cauzate de beton, în timp ce satisfacem cererea globală, este una dintre cele mai mari provocări de decarbonizare ale lumii.

O nouă metodă de reciclare a cimentului ar putea schimba industria construcțiilor

Cercetătorii de la Cambridge au descoperit că cimentul uzat este un substitut eficient pentru var, care este folosit în reciclarea oțelului pentru a elimina impuritățile și care în mod normal ajunge să fie un produs rezidual cunoscut sub numele de zgură. Dar prin înlocuirea varului cu ciment uzat, produsul final este ciment reciclat care poate fi utilizat pentru a face beton nou, scrie Tech Xplore.

Această metodă de reciclare a cimentului dezvoltată de cercetătorii de la Cambridge, raportată în jurnalul Nature, nu adaugă costuri semnificative la producția de beton sau oțel și reduce semnificativ emisiile de la ambele, datorită nevoii reduse de var.

Testele recente efectuate de Materials Processing Institute, un partener din proiect, au arătat că cimentul reciclat poate fi produs la scară în cuptoare cu arc electric (EAF), fiind prima dată când acest lucru a fost realizat. În cele din urmă, această metodă ar putea produce ciment cu zero emisii, dacă EAF ar fi alimentat de energie regenerabilă.

„Am organizat o serie de ateliere cu membri ai industriei construcțiilor despre cum am putea reduce emisiile din acest sector. Au apărut multe idei grozave din aceste discuții, dar un lucru pe care nu l-au putut sau nu au vrut să-l ia în considerare a fost o lume fără ciment”, a spus profesorul Julian Allwood, de la Departamentul de Inginerie de la Cambridge, care a condus cercetarea.

Cum este realizat betonul?

Betonul este făcut din nisip, pietriș, apă și ciment, care servește drept liant. Deși este o proporție mică din beton, cimentul este responsabil pentru aproape 90% din emisiile cauzate de beton. Cimentul este produs printr-un proces numit clinkering, în care calcarul și alte materii prime sunt zdrobite și încălzite la aproximativ 1.450°C în cuptoare mari. Acest proces transformă materialele în ciment, dar eliberează cantități mari de CO_2, deoarece calcarul se decarbonizează în var.

În ultimul deceniu, oamenii de știință au investigat înlocuitori pentru ciment și au descoperit că aproximativ jumătate din cimentul din beton poate fi înlocuit cu materiale alternative, cum ar fi cenușa volantă, dar aceste alternative trebuie să fie activate chimic de cimentul rămas pentru a se întări.

„Este și o chestiune de volum, nu avem fizic suficiente astfel de alternative pentru a ține pasul cu cererea globală de ciment, care este de aproximativ patru miliarde de tone pe an. Am identificat deja rezolvările la îndemână care ne ajută să folosim mai puțin ciment prin amestecare și combinare atentă, dar pentru a ajunge la zero emisii, trebuie să începem să gândim din afara cutiei”, a spus Allwood.

„Aveam o idee vagă din lucrările anterioare că dacă ar fi posibil să zdrobim betonul vechi, să extragem nisipul și pietrele, încălzirea cimentului ar îndepărta apa, iar apoi s-ar forma din nou clincher. O baie de metal lichid ar ajuta această reacție chimică și un cuptor cu arc electric, folosit pentru reciclarea oțelului, părea o posibilitate. Trebuia să încercăm”, a spus dr. Cyrille Dunant, autor al studiului, tot din Departamentul de Inginerie.

Ce presupune noua metodă de reciclare a cimentului?

Procesul de clinkering necesită căldură și combinația potrivită de oxizi, toate acestea fiind prezente în cimentul uzat, dar trebuie reactivate. Cercetătorii au testat o gamă de zguri, realizate din deșeuri de demolare și au adăugat var, alumină și silice. Zgurile au fost procesate în EAF-ul Materials Processing Institute cu oțel topit și răcite rapid.

„Am descoperit că combinația de clincher de ciment și oxid de fier este o zgură excelentă pentru fabricarea oțelului, deoarece spumează și curge bine. Iar dacă obții echilibrul corect și răcești zgura suficient de repede, ajungi cu ciment reactivat, fără a adăuga niciun cost procesului de fabricare a oțelului”, a spus Dunant.

Cimentul realizat prin acest proces de reciclare conține niveluri mai ridicate de oxid de fier decât cimentul convențional, dar cercetătorii spun că acest lucru are un efect redus asupra performanței.

Procesul Cambridge Electric Cement a crescut rapid în scară, iar cercetătorii spun că ar putea produce un miliard de tone pe an până în 2050, ceea ce reprezintă aproximativ un sfert din producția anuală actuală de ciment.

„Un miracol absolut”

„Producerea cimentului cu zero emisii este un miracol absolut, dar trebuie să reducem și cantitatea de ciment și beton pe care o folosim. Betonul este ieftin, puternic și poate fi făcut aproape oriunde, dar folosim mult prea mult. Am putea reduce dramatic cantitatea de beton pe care o folosim fără nicio reducere a siguranței, dar este nevoie de voință politică pentru a face acest lucru să se întâmple”, a spus Allwood.

„Pe lângă faptul că este o descoperire pentru industria construcțiilor, sperăm că Cambridge Electric Cement va fi și un semnal pentru a ajuta guvernul să recunoască că oportunitățile de inovare în drumul nostru către zero emisii se extind mult dincolo de sectorul energetic”, a concluzionat cercetătorul.

Cercetătorii au depus o cerere de brevet pentru procesul lor pentru a-l putea comercializa.

Vă recomandăm să citiți și:

Un gel pe bază de lapte ar putea reduce efectele nocive ale alcoolului

VIDEO: A fost creată palma robotică ce imită simțul tactil uman

Robotul moale care imită picioarele păianjenilor

O descoperire cuantică ar putea încărca bateriile într-o clipită