Co zrobić, aby produkcja materiałów cementowych była bardziej zrównoważona i generowała mniejszy ślad węglowy dla środowiska naturalnego? Użyć chociażby popiołu lotnego. Jest jednak w tej metodzie pewne utrapienie – zawiera on wiele metali ciężkich, których wyługowanie nie jest najłatwiejsze. Naukowcy z Rice University w Teksasie pokazali, że można zrobić to inaczej. Wyniki badań opublikowali na łamach Communications Engineering.
Czytaj też: Beton z kosmosu. I to dosłownie. Zachwyca nie tylko składem, ale i właściwościami
Czym jest popiół lotny i dlaczego tak nas interesuje pod kątem produkcji nowej generacji betonu? Jest to drobnoziarnista frakcja, która powstaje podczas spalania paliwa. Nie wszystkie filtry są w stanie ją wychwycić, więc trafia także do atmosfery. Popioły lotne emitują chociażby elektrociepłownie na węgiel lub wiatr je roznosi z powierzchni hałd. O ich zastosowaniu w produkcji betonu wiadomo już od pewnego czasu, ponieważ znakomicie rozcieńczają cement.
Beton nie jest najczystszym materiałem w produkcji. Nowa metoda to zmieni
Problem z popiołem lotnym tkwi w tym, że zawiera on metale ciężkie. Procesy jego wypłukiwania za pomocą kwasów są bardzo toksyczne i generują mnóstwo ścieków. Badacze z USA przeprowadzili innowacyjną metodę oczyszczania popiołu lotnego z węgla (CFA) za pomocą impulsu elektrycznego. Mieszając popiół z sadzą uzyskali mieszaninę, przez którą można przeprowadzić prąd. Podczas takiego impulsu CFA podgrzewa się do 3000 st. C.
Przy takiej temperaturze metale ciężkie ulegają odparowaniu. Wydajność procesu określono na 70-90 proc. w przypadku takich metali jak arsen, kadm, kobalt, nikiel i ołów. „Elektrycznie oczyszczony” popiół lotny zmieszano z cementem portlandzkim. Okazało się, że nowy produkt cementowy, w którym 30 proc. zastąpiono CFA, jest bardziej wytrzymały o 51 proc. oraz bardziej elastyczny o 28 proc. Emisja gazów cieplarnianych spadła podczas produkcji o 30 proc., a metali ciężkich – 41 proc.
Nie tylko popiół lotny można oczyszczać w taki sposób. Naukowcy wskazują na resztki z boksytów, jako potencjalny surowiec, który również można „wyługować” z metali ciężkich.
Czytaj też: Dosłownie zamknęli w betonie groźny gaz. To pierwszy taki przypadek na świecie
Poruszono także kwestie ekonomiczne. Przeliczono na jednostki, ile wynosi zużycie energii przy oczyszczaniu tony popiołu. Jest to 532 kW, co przy cenach energii w Teksasie kosztuje 21 dolarów. Zdaniem naukowców jest to orientacyjna cena za tę ilość metali ciężkich, jaką się odparuje w procesie. Dostajemy zatem sytuację win-win. Środowisko nam podziękuję za obniżenie emisji metali do atmosfery, a jednocześnie dostaniemy niskim kosztem surowiec do produkcji betonu nowej generacji.
