"Beton” z piasku bez cementu

Typowy beton powstaje z mieszaniny kruszywa (zwykle składającego się z piasku i żwiru) oraz cementu. Produkcja cementu odpowiada aż za 8 proc. globalnej emisji CO2 i ma istotny wpływ na globalne ocieplenie. Choć ilość piasku na świecie jest ogromna, w wielu miejscach nie ma on właściwej jakości. Piasek pustynny ma na przykład ziarna zbyt zaokrąglone, podczas gdy pożądana jest szorstkość, dzięki której poszczególne ziarna mogą się o siebie opierać. Dlatego na budowy w pustynnym Dubaju sprowadza się piasek aż z Australii. Od jakości kruszywa i cementu zależy, czy powstały beton nadaję się tylko do najmniej wymagających zastosowań, czy na bunkry i fundamenty wysokościowców.

Naukowcy z Instytutu Nauk Przemysłowych (IIS) Uniwersytetu Tokijskiego opracowali nową metodę wytwarzania betonu bez cementu. Cząsteczki piasku są bezpośrednio wiązane poprzez prostą reakcję w alkoholu z katalizatorem. Może to pomóc zarówno w ograniczeniu emisji dwutlenku węgla, jak pozwolić na budowę budynków i innych konstrukcji w regionach pustynnych, a nawet na Księżycu czy Marsie.

„W betonie cement jest używany do wiązania piasku i żwiru. Niektórzy naukowcy badają, w jaki sposób można zastąpić więcej cementu innymi materiałami, takimi jak popiół lotny i żużel wielkopiecowy, aby zmniejszyć emisje CO2, ale podaż tych materiałów maleje ze względu na mniejsze wykorzystanie elektrowni węglowych i zwiększony udział stali otrzymywanej z pieców elektrycznych - wyjaśnia Yuya Sakai, główny autor. - Dlatego potrzebne jest nowe podejście do produkcji betonu z niewyczerpanych zasobów materiałów mniej obciążających dla środowiska”.

Z piasku można wytwarzać tetra-alkoksysilan poprzez reakcję z alkoholem i katalizatorem usuwając wodę, która jest produktem ubocznym reakcji. Pomysłem naukowców z Tokio było pozostawienie wody w celu związania cząstek piasku ze sobą.

Naukowcy umieścili kubek wykonany z folii miedzianej w naczyniu reakcyjnym z piaskiem i pozostałymi materiałami i systematycznie zmieniali parametry takie jak ilość piasku, alkoholu, katalizatora i środka odwadniającego, temperatura ogrzewania oraz czas reakcji. Odpowiednia proporcja piasku i chemikaliów była kluczowa dla uzyskania produktu o wystarczającej wytrzymałości.

„Uzyskaliśmy wystarczająco mocne materiały wykorzystując na przykład piasek krzemionkowy, szklane koraliki, piasek pustynny i symulowany piasek księżycowy - powiedział drugi autor, Ahmad Farahani. - Te odkrycia mogą promować ruch w kierunku bardziej ekologicznego i ekonomicznego przemysłu budowlanego na całej Ziemi. Nasza technika nie wymaga specjalnych cząstek piasku stosowanych w budownictwie konwencjonalnym. Pomoże to również w rozwiązaniu problemów związanych ze zmianami klimatycznymi i zagospodarowaniem przestrzeni kosmicznej”.

Materiał prawdopodobnie będzie miał lepszą trwałość niż zwykły beton, ponieważ nie zawiera cementu, który jest stosunkowo podatny na agresywne czynniki chemiczne i wykazuje duże zmiany objętości z powodu temperatury i wilgotności. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ ekr/