Polscy badacze blisko wielkiego przełomu w budownictwie. Mogą rozwiązać ważny problem
Cement to jeden z podstawowych materiałów budowlanych, jednak jego produkcja mocno obciąża środowisko. Każda wytworzona tona wiąże się z emisją niemal tony dwutlenku węgla. Czy da się to zmienić? Naukowcy z Politechniki Lubelskiej udali się do jednego z najbardziej prestiżowych ośrodków badawczych, aby sprawdzić, czy stworzenie ekologicznego cementu jest możliwe.
- Ekologiczny cement – branża budowlana w obliczu wyzwań klimatycznych
- Polacy w jednym z najlepszych laboratoriów świata
- Jak wyglądały badania nad ekocementem?
- Przyszłość budownictwa niskoemisyjnego – kiedy zaczniemy używać ekologicznego cementu?
Ekologiczny cement – branża budowlana w obliczu wyzwań klimatycznych
Ten trwały i niezawodny materiał budowlany wiąże się z wysoką emisją gazów cieplarnianych, jednak dziś trudno wyobrazić sobie miasta bez betonu. Niestety, każdy kilometr autostrady czy nowy blok mieszkalny oznaczają tony dwutlenku węgla uwolnione do atmosfery. Naukowcy coraz częściej zadają sobie pytanie, czy i w jaki sposób da się stworzyć ekologiczny cement. Okazuje się, że taki materiał budowlany może mieć wielką przyszłość.
Badacze z Politechniki Lubelskiej szukają sposobu na zastąpienie tradycyjnego cementu kompozytami o niższym śladzie węglowym. Sięgają po materiały, które do tej pory traktowane były jako odpady, na przykład popioły lotne czy żużle. Ważną rolę w ich badaniach odgrywają również zeolity, czyli minerały porowate, które w odpowiednich proporcjach mogą zmienić skład cementu, redukując emisję gazów cieplarnianych nawet o jedną trzecią.
Polacy w jednym z najlepszych laboratoriów świata
Pracownicy Politechniki Lubelskiej chcieli dowiedzieć się, jak dokładnie przebiegają przemiany mineralne w nowoczesnych mieszankach cementowych. W tym celu zespół naukowców udał się do Stanów Zjednoczonych. W prestiżowym Argonne National Laboratory mogli przeprowadzić eksperymenty, których w Polsce na razie nie da się zrealizować:
W laboratorium Argonne mogliśmy przeprowadzić pomiary, których nie jesteśmy w stanie zrobić w Polsce. To miejsce ma ponad 30 unikalnych linii badawczych wykorzystujących światło synchrotronowe – tłumaczy prof. Wojciech Franus, kierownik katedry na Politechnice Lubelskiej. Światło synchrotronowe, miliony razy intensywniejsze niż to docierające ze Słońca, pozwala zajrzeć do wnętrza materiału i obserwować zmiany w jego strukturze z niespotykaną dokładnością.
Dzięki tej technologii polscy naukowcy mogli badać przemiany chemiczne i mineralne zachodzące w próbkach zawierających cement portlandzki, zeolity i wodę. Każda próbka miała inne proporcje składników, a proces jej przemiany rejestrowano krok po kroku. W tym artykule prezentujemy aktualne ceny cementu portlandzkiego.
Jak wyglądały badania nad ekocementem?
Badania prowadzone były z niezwykłą precyzją. Do pomiarów wykorzystano cienkie rurki kapilarne o średnicy zaledwie 2 mm, w których umieszczano próbki cementu z dodatkami mineralnymi. Następnie były one prześwietlane przy pomocy promieniowania rentgenowskiego, co pozwalało obserwować zmiany w czasie rzeczywistym.
Pierwsze etapy eksperymentu były szczególnie istotne, ponieważ w ciągu kilku godzin od połączenia składników powstają tzw. zarodki fazy C-S-H – struktury, które decydują o wytrzymałości betonu. Rejestracja zmian co pięć minut, a następnie co godzinę przez kolejne dwie doby umożliwiła naukowcom uchwycenie procesów, których nie można zaobserwować w innych, mniej zaawansowanych laboratoriach.
Okazało się, że rodzaj zeolitu ma kluczowe znaczenie dla przebiegu reakcji. W zależności od jego struktury krystalicznej możliwe jest zastąpienie od 15 do nawet 30 procent tradycyjnego cementu. To bardzo cenna informacja, która powinna pomóc w opracowaniu receptur nowych, bardziej ekologicznych mieszanek.
Przyszłość budownictwa niskoemisyjnego – kiedy zaczniemy używać ekologicznego cementu?
Odkrycie zespołu z Politechniki Lubelskiej stanowi ważny krok w stronę zmniejszenia śladu węglowego w budownictwie. Jeśli cement uda się częściowo zastąpić dodatkami mineralnymi, będzie można budować równie trwałe konstrukcje, ale w sposób mniej obciążający środowisko. Sprawdź, jak mogą wyglądać domy przyszłości.
Naukowcy podkreślają, że to dopiero początek drogi – prace nad nowymi kompozytami wymagają dalszych badań, w tym testów wytrzymałościowych i trwałościowych w warunkach rzeczywistej eksploatacji. Mimo wszystko już teraz wiadomo, że potencjał zeolitów i innych dodatków mineralnych jest ogromny. Budownictwo przyszłości będzie musiało zrównoważyć trwałość materiałów z odpowiedzialnością ekologiczną. Wyniki badań prowadzonych w USA pokazują, że takie rozwiązania są możliwe.