Бетон с низким уровнем выбросов углерода: открытие исследователей

Бетон — самый популярный строительный материал в мире, но его производство является источником примерно 8 % глобальных выбросов углекислого газа.

Материал состоит из песка, гравия, воды и цемента. Именно на долю цемента приходится около 90 % выбросов, хотя он составляет лишь небольшую часть бетонной смеси. Исследователи из Кембриджского университета нашли способ производить бетон с низким уровнем выбросов в промышленных масштабах. Для этого они использовали переработанный цемент и электродуговые печи для переработки стали.

Сложность декарбонизации цемента связана с особенностями его производства.

Ключевым компонентом является известняк, который также называют флюсом. Его смешивают с кремнезёмной глиной и другими материалами, а затем нагревают во вращающейся печи до температуры более 1400 градусов. В результате химической реакции — кальцинации или прокаливания — из известняка удаляется углерод и образуется известь. Углерод соединяется с кислородом, образуя выбросы углекислого газа.

Комочки известкового материала, которые называются клинкер, охлаждают и измельчают в цементный порошок. Половина выбросов углекислого газа при производстве цемента приходится на реакцию кальцинации, остальное — на добычу известняка и нагрев печи. При изготовлении каждой тонны цемента выделяется около одной тонны углекислого газа.

Исследователи из Кембриджа предложили заменить флюс на цементное тесто, полученное из переработанного бетона разрушенных зданий. Идея использовать вторичный бетон не нова, но обычно попытки применить его в производстве приводили к снижению качества продукта. По словам учёных, новый метод не только не увеличит затраты на производство, но и снизит их благодаря отказу от использования известняка.

Команда исследователей обнаружила, что по химическому составу старый цементный порошок схож с известковым флюсом, который используется в электродуговых печах для переработки стального лома. При плавлении стали флюс превращается в шлак, который плавает на поверхности и не даёт жидкой стали взаимодействовать с воздухом и образовывать примеси. Исследователи предположили, что паста из старого цемента может заменить флюс, а тепло печей превратит её в качественный клинкер.

Для исследователей из Кембриджа открытие способа производства бетона без углеродных выбросов с использованием переработанного цемента — это настоящее чудо. Они уже оформили патент на это открытие, чтобы поддержать его коммерциализацию.