Istraživači sa Univerziteta u Sao Paulu i Prinstonu razvili su naprednu tehniku reciklaže cementnog otpada, pretvarajući ga u održivu, niskougljeničnu alternativu koja po performansama parira tradicionalnom portland cementu. Ovaj inovativni proces ne samo da smanjuje ugljenični otisak cementne industrije, već i pruža novu svrhu građevinskom otpadu.
Poređenje recikliranog cementa, portland cementa i njihove mešavine (Foto: Mateus Zanovello/University of São Paulo)
Prema podacima iz 2018. godine, u Sjedinjenim Američkim Državama količina građevinskog otpada i otpada koji ostaje nakon rušenja objekata bila je više nego dvostruko veća od komunalnog otpada.
Profesor Sergio Angulo sa Univerziteta u Sao Paulu istakao je da građevinski otpad obično završava na deponijama ili se reciklira u niskokvalitetne proizvode poput materijala za puteve. On je naglasio da je ohrabrujuće što je moguće reciklirati cementni otpad u visokokvalitetne materijale.
Oglas
U radu objavljenom u časopisu ACS Sustainable Chemistry & Engineering, istraživači su demonstrirali da mešavine koje sadrže do 80% recikliranog cementa imaju istu čvrstoću kao i konvencionalni portland cement, ali uz znatno niže emisije ugljen-dioksida.
Portland cement je najčešće korišćeno vezivo za proizvodnju betona, a njegova visoka ugljenična intenzivnost čini cementnu industriju odgovornom za oko 8% globalnih emisija.
Ako se ova tehnika u potpunosti implementira i kombinuje sa drugim inovativnim tehnologijama zamene cementa, istraživači procenjuju da bi emisije ugljenika iz cementne industrije mogle biti smanjene do 61%. Ovo značajno prevazilazi projekcije Globalne asocijacije za cement i beton koja predviđa smanjenje emisija od 9% primenom metoda zamene klinkera.
Profesorka Claire White sa Prinstona naglasila je da je ključni napredak u tome što se sada mogu postići kratkoročna i dugoročna svojstva suštinski ista kao kod portland cementa, ali uz niskougljeničnu alternativu koja se pretežno sastoji od recikliranih materijala.
Suština ovog procesa reciklaže leži u primeni toplote. Potrebno je usitniti beton u fini prah, a procenjuje se da bi se od 5 gigatona betonskog otpada godišnje moglo dobiti oko 1 gigatone praha.
Ovaj prah istraživači zagrevaju na 500°C. Ta temperatura je dovoljno visoka da dehidrira cementni prah i obnovi njegova vezivna svojstva, ali dovoljno niska da spreči razgradnju karbonatnih komponenti u materijalu, što bi dovelo do dodatnih emisija ugljen-dioksida.
Iako se ovaj "termoaktivirani" cement može koristiti samostalno, istraživači su otkrili da mešavina koja kombinuje 20% fino mlevenog portland cementa sa 80% recikliranog cementa pruža optimalne rezultate. Ova kombinacija omogućava brzo vezivanje koje je karakteristično za portland cement, dok istovremeno smanjuje emisije ugljen-dioksida za 50% u poređenju sa čistim portland cementom.
Ponovno poređenje cementa nakon dodavanja vode (Foto: Mateus Zanovello/University of São Paulo)
Novi proces reciklaže cementa, koji koristi građevinski otpad kao sirovinu, predstavlja važan korak ka uspostavljanju kružne ekonomije ugljenika. Istraživači ističu da ovaj pristup rezultira nižim emisijama ugljen-dioksida u poređenju sa drugim niskougljeničnim alternativama koje se trenutno razvijaju.
U svom radu, tim je izračunao da njihova reciklirana smeša cementa emituje između 198 i 320 kilograma ugljen-dioksida po toni materijala, što je i do 40% manje nego kod komercijalno dostupnog cementa na bazi krečnjaka i kalcinisane gline.
Profesor Angulo je izjavio da bi zahvaljujući ovoj tehnologiji gradovi mogli postati daleko održiviji nego danas, jer bi materijali sa srušenih objekata mogli direktno da se koriste u novim građevinskim projektima.
Međutim, uprkos brojnim prednostima, istraživači su ukazali na prepreke koje bi mogle usporiti širu primenu ove tehnologije. Među izazovima se posebno izdvajaju tehnički, ekonomski i regulatorni faktori.
Jedna od ključnih prepreka jeste potreba za unapređenjem sistema razvrstavanja i obrade otpada koji nastaje rušenjem objekata, s naglaskom na ponovnu upotrebu materijala, a ne njihovo odlaganje na deponije.
Takođe, tehnologija bi bila najefikasnija u razvijenim urbanim sredinama koje imaju dosta starih građevina koje treba srušiti i čiji bi materijal mogao da se reciklira, za razliku od brzo rastućih gradova sa pretežno novom infrastrukturom.
Dodatno, trenutni građevinski propisi, koji su zasnovani na korišćenju portland cementa kao standardnog veziva, morali bi da se modernizuju. Umesto tradicionalnog pristupa koji propisuje tačan sastav cementa, istraživači predlažu prelazak na standarde zasnovane na performansama materijala.
Profesor Angulo je naveo da su pojedine zemlje Evrope i Latinske Amerike već počele da primenjuju ovakve standarde što otvara vrata ne samo recikliranim cementima već i drugim alternativama sa niskim ugljeničnim otiskom.
