Der Zement von morgen Geschichte suchen
Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.
Möchten Sie kochen einige umweltfreundlichen Zement, mischen Sie einfach zwei Tassen granulierten Garten Kalkstein, granulierte eine Tasse Boden Hochofenschlacke und drei Esslöffel Soda Ash (dh, Natriumcarbonat). Das Ergebnis ist eine starke, nachhaltige und wirtschaftliche Alternative zum gewöhnlichen Portland-Zement (OPC), der Branchenführer bei der Zementherstellung. Forscher in Michel Barsoums Gruppe an der Drexel University Kochen haben diese scheinbar neue Technologie in den letzten Jahren, aber seine Ursprünge gehen zurück, viel weiter als man erkennen kann.
Zu den großen Pyramiden in Ägypten, in der Tat. Barsoum Gruppe hatte geforscht, die beweisen, dass einige Steine in den Pyramiden gegossen wurden, eine frühe Form von Zement, anstatt geschnitzt aus Kalkstein mit schien. Wenn einige der Materialien verwendet, um die Pyramiden zu bauen waren in der Tat Stimmen, und 4.500 Jahre gedauert haben, warum nicht in der heutigen Baustoffe verwenden, fragte er?
"OPC verantwortlich für 5 bis 8 Prozent der weltweiten Kohlendioxid eine enorme Menge an Energie verbraucht", sagt Alex Moseson, ein Kollege jetzt übernimmt die Führung auf Barsoum Alternative auf den Markt zu bringen.
Grünstein Zement Zutaten
Der Unterschied zwischen der Drexel erstellt "Greenstone" zu festigen, wie es genannt wird, und gewöhnlicher Portland Zement liegt in den Zutaten und Methoden verwendet. Greenstone ist ein Alkali-aktivierte Zement (AAC), die Heizung, wenn nicht benötigt. Vielmehr die AAC setzt auf recycelte Inhaltsstoffe, die zur Verfügung stehen – meist Industrie Abfallprodukte, die bereits geheizt worden sind. Dazu gehören Flugasche, Schornstein Ruß aus Kohle-Kraftwerke und Schlacke, die ein Nebenprodukt des Prozesses ist, das Eisenerz in Eisen verwandelt erfasst.
Infolgedessen Greenstone Auswirkungen auf die Umwelt, dass Profil dramatisch anders als OPC, ist mit 97 Prozent weniger Energie verbraucht und auch CO2 erzeugt. Darüber hinaus bringt die sofortige Verfügbarkeit von Rohstoffen die Kosten für die Herstellung von $75 pro Tonne bis ca. $50 pro Tonne. Mit Spannung erwarteten Emissionsgutschriften ergibt Greenstone eine zusätzliche $5-$20 pro Tonne nutzen.
Aber wie kommt es zum OPC Performance vergleichen? "Unsere Ergebnisse und die Literatur bestätigen, dass es genauso gut oder besser als OPC, führt", sagt Barsoum. Die Gruppe ist in der Nähe der Zement Pass Industrie-Tests, die Maßstäbe für Stärke, Uhrzeit und volumetrische Stabilität zu sehen.
Wie wichtig ist, sagt Moseson, haben "wir immer in Richtung Zement, die funktioniert in der realen Welt, nicht nur im Labor gearbeitet. "Das heißt Regal Stabilität, Verarbeitbarkeit, Raumtemperatur aushärten, leicht Transport und vieles mehr."
Moseson verfolgt solche reale Anwendung bei IIT Bombay in Mumbai, Forschung für seine Dissertation. Er arbeitete mit lokalen Forscher eine AAC zu entwickeln, die in Indien für Zement festgelegten Standards erfüllt und untersucht, wie Greenstone Produktion Menschen in Slums Leben befähigen könnte. Heute sind drei Produkte aus lokalen Materialien, mit lokalen Werkzeugen und Arbeit, derzeit unter Berücksichtigung von einem großen Zementhersteller.
Die Gruppe hat Greenstone und gründete eine Firma Greenstone Technologies, Inc. Sie begann die Veröffentlichung wissenschaftlicher Ergebnisse über ihre Ergebnisse im Jahr 2009 und eine Veröffentlichung November 2011 im Bereich Zement und Beton Composites diskutiert die Drexel grüner Zement praktische Potenzial. Die Forscher sind derzeit im Gespräch mit Investoren und möglichen Partnern. Mit dem Anspruch auf Leistungen von reduzierten Kosten, geringere Verschmutzung und verbesserte Leistung gibt es Hindernisse für die Außerbetriebnahme des Drexel-Zements auf dem Markt? "Die Herausforderungen für das raus in den Markt sind die Unterschiede zwischen verschiedenen Rohstoffe... und die Zeit, die es braucht, um ein neues Material zu überprüfen", sagt Moseson. "Während unsere Forschung ermöglicht, Schwankungen auszugleichen, wäre es hilfreich wenn Prozessoren von Flugasche denken und Schlacke [Rohstoffe] als Kuppelprodukte statt Nebenprodukte zu helfen, diese Materialien für den Einsatz in den Zement zu standardisieren.
"Wir haben auch starke Marktkräfte zu überwinden. OPC ist ein globaler Markt von $ 300 Milliarden und überzeugende Bauherren und Branchen, etwas anderes zu verwenden ist schwierig. Menschen, die unsere Zement so wie OPC lange wird wenn sie neuer ist überzeugend ist auch eine Herausforderung." Darüber hinaus ist ihr Produkt nicht patentierbar durch viel des Stands der Technik – oder Vorkenntnisse im Zusammenhang mit der Technologie – schon ab den 1950er Jahren, das ist manchmal eine abschreckende Wirkung auf Investoren. Trotz dieser Hürden nimmt Interesse an ihrer Arbeit zu.
AAC ist interessanterweise nicht völlig neu. In den 1950er und 1960er Jahren wurde eine Form der AAC in einigen Gebäuden in der ehemaligen Sowjetunion erfolgreich eingesetzt. Neben der großen Pyramiden von Ägypten kam viel von der Inspiration für diese Forschung aus dem alten Rom. "Alles, was die Römer bauten von ähnlichen Zutaten gemacht wurde", sagt Moseson. "Obwohl wir seit 2.000 Jahren wissen wird nicht, wenn uns die Langlebigkeit der römischen Gebäude haben, gibt es uns eine Vorstellung davon, das Durchhaltevermögen von diesem Zeug."
Anmerkung der Redaktion: Die Forscher in Behind the Scenes Artikel dargestellt wurden unterstützt durch die National Science Foundation , die Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik beauftragt. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die hinter die Kulissen-Archiv.