Naukowcy proponują nową metodę wytwarzania cementu
Naukowcy z Harvardu opracowują metodę nagrzewania plazmowego. Ma ona pozwolić na szybką i skuteczną produkcję cementu – ogłoszono podczas konferencji American Chemical Society w Chicago.
Cement jest stosowany na całym świecie w ogromnych ilościach – więcej zużywa się tylko wody. Jednak podczas jego wytwarzania co roku emitowany jest ponad miliard ton dwutlenku węgla. Stanowi to prawie 8 proc. całkowitej emisji globalnej.
Proces produkcji cementu polega na podgrzewaniu wapienia, gliny i innych składników w temperaturach sięgających 1400 stopni Celsjusza. Ciepło stapia surowce w grudki wielkości kamyków zwane klinkierem, które następnie są mielone w celu uzyskania drobnego, sproszkowanego cementu.
Znaczna część emisji dwutlenku węgla z produkcji cementu pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Używa się ich w celu ogrzania powietrza wewnątrz dużego pieca, w którym surowce są przetwarzane w cement. Istnieje również wiele etapów pośrednich, które prowadzą do strat dużej ilości ciepła odpadowego.
Niskoemisyjny cement
Aby ograniczyć emisję dwutlenku węgla, dr Qi Zheng ze Stanford University wraz z Yi Cui, profesorem materiałoznawstwa, Paolo Monteiro, profesorem inżynierii lądowej i wodnej i współpracownikami opracowali metodę nagrzewania plazmowego przy wykorzystaniu energii elektrycznej zamiast paliw kopalnych. Dzięki temu można bezpośrednio podgrzewać surowce i wyeliminować etapy pośrednie.
Ogrzewanie plazmowe to proces polegający na przepuszczaniu energii elektrycznej przez zjonizowany gaz. Generuje temperatury powyżej 2400 st. C, przyspieszając formowanie klinkieru. Tworzy się on w ciągu kilku sekund, prawie 100 razy szybciej niż przy tradycyjnej produkcji.
Skracając czas potrzebny na podgrzanie surowców, nowa metoda zmniejszyła ilość ciepła odpadowego. W przeciwieństwie do tradycyjnej produkcji cementu (sprawność cieplna na poziomie 30–40 proc.), prawie 80 proc. ciepła wytwarzanego podczas ogrzewania plazmowego wykorzystuje się do produkcji cementu.
Niezmienione właściwości
Nowy, „niskoemisyjny” cement ma porównywalne z tradycyjnym właściwości mechaniczne, takie jak trwałość i urabialność. Ta ostatnia to zdolność do łatwego i dokładnego wypełniania form oraz przestrzeni zbrojenia przy jednoczesnym zachowaniu jednorodności i szczelności.
Jak ujawniło badanie pod mikroskopem elektronowym, nowa metoda wprowadza nanodrobiny, które szybko rozpuszczają się w wodzie i przyspieszają wiązanie cementu. Poprawiają tym samym jego wytrzymałość w porównaniu z cementem tradycyjnym.
Metoda nagrzewania plazmowego działa również z odpadami cementowymi pochodzącymi z zakładów recyklingu jako surowcem. Promuje to gospodarkę o obiegu zamkniętym i dodatkowo zmniejsza emisję dwutlenku węgla w produkcji cementu. Co więcej, jeśli proces zasilimy energią odnawialną, mógłby być bezemisyjny.
Przeczytaj także: Budownictwo odbija, ale firmy z branży tną inwestycje. Na wzrost przychodów liczą dopiero w 2027 roku
Źródło: naukawpolsce.pap.pl
Last Updated on 4 września, 2026 by Krzysztof Kotlarski