Polscy naukowcy wynaleźli przełomowy cement. To może być rewolucja w budownictwie
Cement, który zamiast zwiększać ślad węglowy, potrafi go zmniejszać — bo dosłownie pochłania CO₂? To brzmi jak pomysł z filmu science-fiction, ale właśnie staje się faktem. I co najbardziej zaskakujące, ten przełom nie powstał w laboratoriach Doliny Krzemowej, tylko w Polsce. Zespół naukowców z Uniwersytetu Jagiellońskiego opracował metodę, dzięki której można produkować cement wiążący dwutlenek węgla, a przy tym nie tracący najważniejszych cech potrzebnych na budowie. Jak działa ten mechanizm i dlaczego może wywrócić branżę do góry nogami?
- Cement z popiołu ściekowego wiąże CO2
- Cement z ISSA wiąże więcej CO₂
- ISSA ogranicza cement i emisje CO2
- Polska technologia na beton z mniejszym CO₂
Cement z popiołu ściekowego wiąże CO2
Miłośnicy amerykańskich sitcomów mogą pamiętać serial „Niestabilny”, w którym główny bohater próbował opracować technologię zamieniającą gazy cieplarniane w cement. Choć brzmi to jak czysta fantazja, naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego właśnie udowodnili, że taki kierunek jest możliwy do zrealizowania w praktyce.
Kluczem do tego podejścia jest popiół powstający przy spalaniu osadów ściekowych — ISSA (ang. Incinerated Sewage Sludge Ash). To odpad klasyfikowany jako inny niż niebezpieczny, który najczęściej trafia na składowiska, dokładając kolejną cegiełkę do środowiskowych kosztów gospodarki odpadami. Zespół z Uniwersytetu Jagiellońskiego spojrzał jednak na ISSA inaczej i dostrzegł w nim wartość, której dotąd zwykle nie wykorzystywano.
ISSA jest bogata w minerały — zawiera m.in. węglany, krzemiany oraz fosforany wapnia, a te składniki mogą wzmacniać naturalne procesy karbonatyzacji. W efekcie cement z dodatkiem ISSA skuteczniej wychwytuje dwutlenek węgla z powietrza i wiąże go w postaci dobrze wykrystalizowanych węglanów wapnia. Ważne jest również to, że ISSA powstaje przez cały rok i w dość przewidywalnych ilościach, co oznacza stabilne, regularne źródło surowca.
Cement z ISSA wiąże więcej CO₂
Zespół naukowców z UJ nie zamierza zastępować tradycyjnego cementu — chodzi o to, by go udoskonalić. Kiedy do receptury wprowadzi się ISSA w odpowiednio dobranych proporcjach, cement może związać znacznie większą ilość dwutlenku węgla, zamieniając go w trwałe węglany wapnia CaCO₃. W praktyce przekłada się to jednocześnie na mniejsze emisje CO₂ oraz korzystne zmiany w mikrostrukturze materiału. Badacze podkreślają przy tym, że najważniejsze jest zachowanie wysokich parametrów użytkowych.
ISSA otwiera nowe perspektywy wzmacniania naturalnej karbonatyzacji w materiałach cementowych. Przy właściwie dobranych udziałach wspiera proces wiązania dwutlenku węgla z powietrza. To podejście idealnie wpisuje się w ideę zielonej gospodarki i społeczną odpowiedzialność biznesu, bo pozwala sensownie wykorzystać odpad przemysłowy w sposób korzystny zarówno dla środowiska, jak i dla przemysłu – tłumaczy dr hab. Monika Kasina, prof. UJ.
Co ważne, materiały z dodatkiem ISSA wiążą zauważalnie więcej CO₂ — średnio o 24 kg na tonę, a po karbonatyzacji notuje się też wzrost zawartości CaCO₃ o 13–16%. Taki cement utrzymuje jakość i szczególnie dobrze sprawdzi się w elementach, które pozostają w stałym kontakcie z powietrzem.
ISSA ogranicza cement i emisje CO2
W budownictwie o losie każdej nowej technologii zwykle decyduje prosta kalkulacja: ile to kosztuje i co realnie daje. Koncepcja prof. Kasiny i mgr. Wierzbickiego pozwala ograniczyć ilość czystego cementu — a jego produkcja należy do najbardziej emisyjnych procesów przemysłowych na świecie. ISSA otwiera możliwość wykorzystania surowca, który już jest pod ręką, i włączyć go do obiegu w bardziej odpowiedzialny sposób, zamiast nieustannie sięgać po nowe zasoby.
Naturalna karbonatyzacja najlepiej zachodzi w klimacie umiarkowanym, gdzie wilgotność powietrza zmienia się wraz z porami roku. Z tego powodu materiały z domieszką ISSA mogą szczególnie dobrze sprawdzać się w elementach stale „pracujących” z atmosferą — tynkach, schodach, posadzkach czy okładzinach. To jednak nie rozwiązanie dla konstrukcji zbrojonych: zbyt silna karbonatyzacja mogłaby przyspieszać korozję stali.
Warto przy tym pamiętać, że nad materiałami zdolnymi do pochłaniania dwutlenku węgla pracują nie tylko zespoły z Uniwersytetu Jagiellońskiego. W tym artykule opisywaliśmy również naukowców z Politechniki Lubelskiej, którzy zapowiadają opracowanie ekologicznego cementu.
Polska technologia na beton z mniejszym CO₂
Opracowanie przygotowane przez naukowców z UJ zostało już zgłoszone do ochrony patentowej, a Centrum Transferu Technologii CITTRU UJ aktywnie szuka partnerów, którzy pomogą zamienić je w pełnoprawny produkt dostępny na rynku. Sami badacze podkreślają jednak, że zanim technologia trafi do szerokiego zastosowania, potrzebne są jeszcze dokładniejsze testy — zwłaszcza dotyczące tego, jak w kolejnych miesiącach i latach zachowują się parametry jakościowe betonu wzbogaconego o ISSA. Warto też przypomnieć, że w Norwegii powstaje już pierwszy na świecie wyrób cementowy o niskim śladzie węglowym, o czym pisaliśmy w tym artykule.
Jednocześnie na całym świecie prowadzone są intensywne prace nad rozwiązaniami, które pozwolą zmniejszyć emisję CO₂ w procesie produkcji materiałów budowlanych. Propozycja polskich badaczy może należeć do tych, które faktycznie przestawią branżę na nowe tory. Możliwości komercjalizacji jest sporo — od udzielania licencji, przez wdrożenia realizowane wspólnie z przemysłem, aż po sprzedaż praw do technologii największym graczom na rynku. Co istotne, kierunek jest zgodny z tym, czego coraz częściej oczekuje budownictwo: mniej emisji, rozsądne zagospodarowanie odpadów i równoczesne obniżanie kosztów wytwarzania.