Można robić mocniejszy, bardziej ekologiczny beton

Beton powstaje z trzech głównych składników: spoiwa czyli cementu, wody oraz wypełniacza (najczęściej piasku lub żwiru). Na świecie co roku zużywa się niemal 7 mld metrów sześciennych betonu, co czyni go - tuż po wodzie - najpowszechniej wykorzystywaną w budownictwie substancją - podkreśla ekspert w dziedzinie inżynierii cywilnej z Kansas State University, Kyle Riding.

"I choć produkcja betonu wymaga mniejszego nakładu energii, niż choćby produkcja stali czy niektórych innych materiałów budowlanych - zużywamy go tak dużo, że produkcja betonu odpowiada za od 3 do 8 proc. globalnych emisji dwutlenku węgla" - dodaje. Większość tych emisji powstaje podczas produkcji cementu z surowców mineralnych (np. margla), które wypala się na klinkier, a następnie mieli.

Aby ograniczyć emisje gazu cieplarnianego związane z produkcją betonu, naukowcy testują inne, bardziej ekologiczne dodatki, które mogłyby choć częściowo zastąpić cement.

Dobrze oceniają produkty uboczne powstające podczas uzyskiwania biopaliw, np. z kukurydzy, słomy z pszenicy czy ryżu. "Przewiduje się, że produkcja bioetanolu w przyszłości wzrośnie w związku z polityką zrównoważonego rozwoju" - mówi doktorant inżynierii cywilnej, Feraidon Ataie. - A jeśli ta produkcja faktycznie wzrośnie, to jednocześnie zwiększy się ilość produktów odpadowych. Można je wykorzystać do tworzenia betonu".

Naukowcy interesują się zwłaszcza produktami ubocznymi powstającymi podczas produkcji etanolu celulozowego - biopaliwa uzyskiwanego z drewna, słomy i innych niejadalnych części roślin. Od tradycyjnego bioetanolu (produkowanego na bazie kukurydzy czy zbóż) różni się on m.in. produktami ubocznymi, jakie powstają w czasie jego produkcji. O ile produkty uboczne po przetwarzaniu kukurydzy można wykorzystać jako paszę dla bydła, to te z produkcji etanolu celulozowego uważa się za mało wartościowy odpad, w postaci włókien drewna z pewną zawartością celulozy. Najczęściej odpady te spala się w elektrowniach, a popiół składuje.

Właśnie ten popiół chcą teraz wykorzystać inżynierowie z Kansas. Kiedy dodali go do cementu, popiół wszedł z nim w reakcję chemiczną sprawiając, że po związaniu wody stał się on mocniejszy. Naukowcy badali produkt finalny i stwierdzili, ze zastąpienie jednej piątej części cementu - popiołem (po produkcji biopaliwa celulozowego) zwiększa wytrzymałość betonu o 32 proc.

Ich zdaniem taki zabieg może się sprawdzić w regionach rolniczych (np. amerykańskim stanie Kansas), gdzie pszenicę i kukurydzę uprawia się na wielką skalę. Pozostałe po żniwach słomę, suche liście i osłonki kolb można wykorzystać do produkcji etanolu celulozowego. Produkty uboczne z tego procesu można natomiast dodawać do cementu, by wzmocnić beton - proponują naukowcy.

Badanie prowadzone na Kansas State University jest finansowane przez National Science Foundation w wysokości ponad 210 000 dol. W pracach uczestniczą też naukowcy z University of Texas, North Carolina State University i National Renewable Energy Laboratory w Golden. Wyniki opisano na łamach "Journal of Materials in Civil Engineering". (PAP)

zan/ ula/