Naukowcy z Rice opracowali ekologiczny cement pozbawiony toksycznych metali ciężkich. Nowy materiał jest bezpieczniejszy dla środowiska i jednocześnie bardzo mocny.
Zielona przyszłość zbudowana na znanych materiałach
Aby obniżać emisję gazów cieplarnianych i zadbać o środowisko konieczne jest opracowywanie bardziej ekologicznych, a jednocześnie tanich i wytrzymałych alternatyw dla obecnych materiałów budowlanych. Stąd pomysły na inteligentny, ekologiczny beton, recyklingowane fasady i materiały budowlane o ujemnej emisji. Kolejna innowacja na tych polach przychodzi dziś z Uniwersytetu Rice, w postaci ekologicznej i wytrzymałej odmiany cementu.
Produkcja cementu odpowiada za około 10% światowej emisji dwutlenku węgla. Aby temu przeciwdziałać, naukowcy z Rice wykorzystali błyskawiczne ogrzewanie Joule’a, aby usunąć toksyczne metale ciężkie z popiołów lotnych, sproszkowanego produktu ubocznego elektrowni węglowych, który jest często używany w mieszankach betonowych. Zastosowanie oczyszczonego popiołu lotnego z węgla zmniejsza ilość potrzebnego materiału i poprawia jakość betonu.
Cement bezpieczniejszy dla środowiska
W badaniu laboratoryjnym zastąpienie 30% cementu użytego do produkcji partii betonu oczyszczonym popiołem lotnym z węgla poprawiło wytrzymałość i elastyczność betonu, odpowiednio, o 51% i 28%, jednocześnie zmniejszając emisję gazów cieplarnianych i metali ciężkich o 30% i odpowiednio 41%. To znaczące odkrycie, bo pozwalające na ograniczenie toksyczności uzyskiwanego materiału za pomocą popiołu z elektrowni, przy jednoczesnym zachowaniu jego dobrych właściwości.
Możesz użyć mniej betonu, jeśli użyjesz popiołu lotnego z węgla. Jednak popiół lotny zawiera metale ciężkie. Często próbujemy naprawić jedną rzecz, a coś psujemy. Próbując coś zrobić z tymi odpadami, a mianowicie popiołem lotnym z węgla, zanieczyszczaliśmy nasze środowisko, ponieważ metale ciężkie były wypłukiwane. Woda przenosiła go do naszego środowiska i zanieczyszczała naszą glebę.
Laboratorium Tour
Nowa metoda produkcji ogranicza tę toksyczność i wychwytuje metale ciężkie z materiału. Mieszanina cementowa umieszczana jest między dwiema grafitowymi lub miedzianymi elektrodami. Przy pomocy kondensatora dostarcza się krótkiego impulsu prądu do próbki. To wejście prądowe podnosi temperaturę do około 3000 stopni Celsjusza. Wysoka temperatura sprawia, że metale ciężkie odparowują do lotnego strumienia, który jest następnie wychwytywany.
Dzięki tej metodzie możemy z bardzo dużą wydajnością eliminować metale ciężkie z popiołów lotnych. W przypadku różnych metali ciężkich, takich jak arsen, kadm, kobalt, nikiel i ołów, skuteczność usuwania wynosi od 70% do 90% w ciągu zaledwie jednej sekundy. To bardzo szybki proces.
doktor Bing Deng, autor badania
Dzięki tym innowacjom możliwe jest budowanie mocniejszych konstrukcji z mniejszą ilością cementu, który pozbawiony metali ciężkich jest czystszy, twardszy i bardziej elastyczny.
Więcej o nowym rodzaju cementu można przeczytać w oficjalnej publikacji naukowej zespołu.
