تولید بتن کربن صفر با فناوری جدید امکان‌پذیر می‌شود

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از نیواطلس، تولید بتن و فولاد منابع اصلی انتشار CO۲ هستند، اما راه حل جدید محققان دانشگاه کمبریج انگلیس می‌تواند هر دو را به طور همزمان بازیافت کند.

 ریختن بتن قدیمی در کوره‌های فرآوری فولاد نه تنها آهن را تصفیه کرده بلکه «سیمان فعال شده» را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند. اگر این فرآیند با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر انجام شود، می‌تواند به تولید بدون کربن سیمان منجر شود.

فرآیند تولید بتن که پرمصرف‌ترین مصالح ساختمانی در جهان است، آلودگی زیادی به همراه دارد؛ در واقع تولید بتن به تنهایی مسئول حدود هشت درصد از کل انتشار CO۲ در جهان است و این درحالی است که بازیافت آن به شکلی که بتوان دوباره از این ماده برای ساخت سازه‌های بتنی جدید استفاده کرد، آسان نیست.

البته دانشمندان در حال بررسی راه‌هایی برای سبزتر کردن بتن بوده اند. این تلاش‌ها شامل تغییر دستور روش تولید به منظور حذف آلاینده‌ترین مواد به ویژه سنگ آهک یا طراحی بتن به گونه‌ای است که پس از استفاده در سازه ها، CO۲ بیشتری را از هوا جذب کند. اکنون محققان کمبریج چگونگی استفاده مجدد از ضایعات بتن به شکل کیلنکر یا همان جزء خشک سیمان را مورد بررسی قرار دادند.

 «سیریل دونانت» «Cyrille Dunant» یکی از مجریان این طرح توضیح داد: این ایده وجود داشت که اگر امکان خرد کردن بتن کهنه و خارج کردن ماسه و سنگ وجود داشته باشد، گرم کردن سیمان باعث حذف آب شده و در نتیجه کلینکر دوباره به دست می‌آید. اگرچه یک حمام از فلز مایع به این واکنش شیمیایی کمک می‌کند، اما کوره قوس الکتریکی که برای بازیافت فولاد استفاده می‌شود، احتمال قوی در این زمینه به نظر می‌رسد. 

یک کوره قوس الکتریکی برای خالص سازی فولاد به یک ماده «شار» که معمولا آهک است، نیاز دارد. این ماده سنگی مذاب، ناخالصی‌ها را جذب می‌کند و با ایجاد حباب‌هایی در سطح، لایه محافظی می‌سازد که از قرار گرفتن فولاد خالص جدید در معرض هوا جلوگیری می‌کند. در پایان فرآیند، شار مورد استفاده به عنوان مواد زائد دور ریخته می‌شود.

پژوهشگران دانشگاه کمبریج، شار آهک را با خمیر سیمان بازیافتی جایگزین کردند. این جایگزینی نه تنها توانست فولاد را به خوبی خالص کند، بلکه اگر سرباره باقیمانده به سرعت در هوا خنک شود، به سیمان پُرتلَند جدید تبدیل می‌شود. بتن حاصل، عملکردی مشابه با مواد اولیه دارد.

به گفته محققان این پروژه،  نکته مهم این شیوه آن است که هزینه عمده‌ای به فرآیند تولید بتن یا فولاد اضافه نمی‌کند و در مقایسه با روش‌های معمول ساخت هر دو، انتشار CO۲ را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. اگر کوره قوس الکتریکی از منابع تجدیدپذیر تغذیه شود اساسا می‌تواند سیمان با انتشار صفر تولید کند.

دانش‌پژوهان این روش را در کوره‌هایی که چند ده کیلوگرم سیمان تولید می‌کنند آزمایش کرده و نخستین آزمایش‌های صنعتی در ماه جاری به انجام می‌رسد که در آن حدود ۶۶ تن سیمان در دو ساعت تولید خواهد شد. محققان می‌گویند این فرآیند می‌تواند تا سال ۲۰۵۰ به تولید یک میلیارد تن «سیمان الکتریکی» برسد.

پروفسور «جولیان آل وود» «Julian Allwood» سرپرست این گروه تحقیقاتی توضیح داد: اگرچه تولید سیمان بدون انتشار دی اکسید کربن به خودی خود یک معجزه مطلق است، اما باید میزان مصرف سیمان و بتن را نیز کاهش دهیم. بتن، ارزان و مستحکم است و تقریبا در همه جا قابل ساخت است، اما میزان مصرف ما نیز بیش از اندازه است.

وی ادامه داد: می‌توانیم مقدار بتن مورد استفاده خود را بدون کاهش ایمنی به طور چشمگیری کاهش دهیم، اما اراده سیاسی برای تحقق این امر وجود دارد.

نتایج این پژوهش در نشریه Nature منتشر شده است.