Hitta ett sätt att göra cement starkare och minska utsläppen av växthusgaser

Efter att ha analyserat materialets molekylstruktur kan experter härleda en ny formel som hjälper till att förändra materialets egenskaper, samt påverka mängden växthusgaser som släpps ut i atmosfären.

Inom byggbranschen är betong det vanligaste materialet, vilket också är en av de största bidragsgivarna till den globala uppvärmningen och producerar 1/10 av de växthusgaser som släpps ut i atmosfären.

En nyligen genomförd studie av experter har gjort det möjligt för forskare att utveckla en ny teknik som avsevärt kommer att minska utsläppen av växthusgaser (med ungefär hälften).

Dessutom, efter att ha genomfört en komplex molekylär analys av betongens struktur, kom experterna fram till slutsatsen att den kan göras mer hållbar och motståndskraftig mot skador. Betong tillverkas av sand, vatten och cement, för produktion av cement används i sin tur en blandning av två typer av material - en berikad med kalcium (vanligtvis kalksten), den andra med kisel (vanligtvis lera). När blandningen värms upp till 1500 °C erhålls en fast massa, som kallas klinker. Det är under produktionen av byggmaterial (under uppvärmning, avkarbonisering) som de flesta utsläppen av växthusgaser till atmosfären sker.

När forskarna analyserade strukturen kom de fram till att genom att minska mängden kalcium i materialet är det möjligt att inte bara minska utsläppen, utan också att göra materialet starkare.

Cement används flitigt på planeten, och som studier visar används cement tre gånger oftare än stål. I vanlig cement kan förhållandet kalcium till kisel variera från cirka 1:1 till 2:1, där 1,7:1 anses vara normen. En detaljerad jämförelse av materialet med olika förhållanden mellan molekylstrukturer har dock aldrig genomförts tidigare. Som författaren till studien noterar skapade han och hans team en databas som inkluderade alla kemiska sammansättningar, och det var möjligt att fastställa att det optimala förhållandet, som används för närvarande, är 1,5:1.

Som experten förklarade, om förhållandet ändras, börjar materialets molekylstruktur att förbättras (från en tätt ordnad kristallin struktur till en kaotisk glasartad struktur). Dessutom har specialister funnit att med ett förhållande på 1,5 delar kalcium och 1 del kisel blir blandningen dubbelt så stark och får större motståndskraft mot skador.

Alla slutsatser som experterna drog bekräftades av ett stort antal experiment.

Under cementproduktionen släpps upp till 10 % av växthusgasutsläppen ut i atmosfären, och genom att minska mängden kalcium i materialet kommer koldioxidutsläppen i atmosfären enligt experter att minskas avsevärt. Forskare hävdar att koldioxidutsläppen kommer att minskas med 60 % vid tillverkning av cement med en reducerad mängd kalcium.

Detta arbete av specialisterna markerar slutet på fem års gemensamt arbete av specialister från Massachusetts Institute of Technology och National Center for Scientific Research (CNRS), med Roland Peleng som chef för det vetenskapliga projektet.

Experter menar att den nya formeln för att producera cement, tack vare dess höga hållfasthet och motståndskraft mot olika typer av mekaniska skador, kan vara av intresse för gas- och oljebolag, där cement förhindrar läckor och genombrott från rör.

[ 1 ], [ 2 ]