Hoćemo li beton uskoro praviti od vulkanskih stena?
Naučnici sa Stenforda vredno rade na prototipu cementa koji će biti bezbedan za planetu.
Kao najčešće korišćeni građevinski materijal koji je povoljan i kojim se lagano manipuliše, beton, odnosno njegov ključni cement, našao se ponovo u jednoj studiji kako bi se modifikovao radi smanjenja veoma štetnog uticaja koji ima na našu planetu. Tačnije, cement je taj koji se svrstava među najveće krivce u globalnom zagrevanju.
Naime, proizvodnjom cementa oslobađa se čak 8% godišnje emisije ugljen-dioksida. Ovaj problem započinje krečnjakom, stenom koju u sastavu pretežno čini kalcijum-karbonat. On se vadi, drobi i peče na velikim temperaturama u visokim pećima, što uključuje sagorevanje uglja ili drugih fosilnih goriva i tako se stvara problem i na ovaj način nastaje više od trećine emisije ugljenika koja se povezuje sa betonom.
Naučnici sa Stanforda kažu da bi se zamenom jednog od glavnih sastojaka betona, smanjila emisija ugljenika tokom proizvodnje materijala za skoro dve trećine. Umesto cementa koristila bi se prah vulkanske stene.
Uz finansiranje Strategic Energy Alliance, Stenfordov institut za energetiku trenutno izrađuje prototip koji koristi klinker sa vulkanskom stenom, koja sadrži sve neophodne gradivne elemente, a ne uključuje ugljenik.
Oponašanje prirode
Iako su razni istraživači i kompanije uspeli da pronađu raznovrsne alternative za održiviji beton, sa Stanforda predlažu radikalnije rešenje kojim će se u potpunosti eliminisati krečnjaci i zameniti stenom koja bi se mogla vaditi u mnogim vulkanskim regionima širom sveta.
„Možemo uzeti vulkansku stenu, samleti je i zagrejati kako bismo proizveli klinker, koristeći istu opremu i infrastrukturu koja se trenutno koristi za izradu klinkera od krečnjaka.“, kažu naučnici sa Stenforda.
Vruća voda pomešana sa ovim niskougljeničnim klinkerom ne samo da će ga pretvoriti u cement, već će pospešiti i rast dugih, isprepletanih lanaca molekula koji pod mikroskopom izgledaju kao zamršena vlakna.
Ojačanje na nano nivou
Slične strukture postoje u stenama koje su prirodno zacementirane u hidrotermalnim okruženjima, mestima gde vrela voda cirkuliše neposredno ispod zemlje, kao što je slučaj kod betonskih rimskih luka, koje su 2.000 godina uspevale da odole napadu korozivnih slanih voda, kao i jakih talasa. Savremeni beton bi se u ovakvim uslovima obično raspadao tokom nekoliko decenija. Dakle ova sitna mineralna vlakna bore se protiv krhkosti materijala, kao što to kod konvencionalnih betonskih konstrukcija radi armatura.
„Beton ne voli da se isteže. Bez neke vrste ojačanja, on će pući pre nego se saviti. Naša ideja je da ga ojačamo na nano nivou.“, dodaju naučnici.
Priroda je sjajan izvor inspiracije za razvoj inovativnih materijala koji oponašaju biološki život.
Dakle, proces koji naučnici predviđaju za pretvaranje vulkanskih stena u beton podseća na način na koji se stene cementiraju u hidrotermalnim okruženjima. Hidrotermalni uslovi koji se često nalaze oko vulkana i iznad aktivnih granica tektonskih ploča omogućavaju stenama da brzo reaguju i rekombinuju se na temperaturama koje često nisu veće od one koju razvija kućna rerna. Poput zarastanja kože, pukotine i oštećenja na najudaljenijim slojevima Zemlje cementiraju se tokom vremena reakcijama minerala i tople vode.
„Priroda je sjajan izvor inspiracije za razvoj inovativnih materijala koji oponašaju biološki život.“, kažu iz Stenforda.
Rimljanski recept
Počev od opeke, preko kovanog gvožđa, stakla i plastike, ljudi se već dugo pri njihovoj proizvodnji koriste istim silama koje pokreću Zemljin stenski ciklus, odnosno toplotu, pritisak i vodu. Brojne arheološke i minearološke studije ukazuju na to da su stari Rimljani možda naučili da koriste vulkanski pepeo za najraniji poznat recept za proizvodnju betona, gledajući kako se on stvrdnjava kada se u prirodnim uslovima meša sa vodom.
Kad ste već ovde…
