Tiến tới một loại xi măng thân thiện với môi trường hơn

Chỉ đứng sau nước, bê tông là vật liệu được sử dụng nhiều nhất trên trái đất. Người ta ước tính rằng trên quy mô toàn cầu, chúng ta sử dụng hơn 25 tỷ tấn bê tông mới hàng năm—hơn ba tấn bê tông cho mỗi người. Khi Trung Quốc, Ấn Độ và các quốc gia khác tiếp tục công nghiệp hóa, việc sử dụng bê tông trên toàn cầu sẽ chỉ tăng lên.

Tại sao vấn đề này?

Bởi vì quá trình sản xuất xi măng, thành phần chính của bê tông, chiếm 5% lượng khí carbon dioxide (COXNUMX) toàn cầu₂) lượng khí thải do hoạt động của con người gây ra, có thể là một yếu tố góp phần gây ra biến đổi khí hậu toàn cầu.

Carbon dioxide được thải ra tại một số điểm trong suốt quá trình sản xuất xi măng. Đầu tiên, có năng lượng tiêu thụ để khai thác đá vôi, thành phần chính của xi măng, và đưa đến nhà máy sản xuất xi măng.

Khi đến nhà máy, đá vôi được trộn với nước và các vật liệu khác, sau đó trải qua quá trình hóa học gọi là “nung”. Quá trình này đòi hỏi phải nung đá vôi và các thành phần khác ở nhiệt độ cực cao, khoảng 2700 độ F (1400 độ C).

Quá trình nung tạo ra cả CO2 trực tiếp và gián tiếp₂ lượng khí thải. Báo cáo Sáng kiến ​​Bền vững Xi măng ước tính rằng 60% CO₂ lượng khí thải từ nhà máy xi măng là do trực tiếp phản ứng hóa học do chính quá trình nung tạo ra. 40% còn lại đến từ lượng khí thải gián tiếp liên quan đến quá trình này—CO₂ được giải phóng từ nhiên liệu hóa thạch cần thiết để đốt lò và tạo ra nhiệt lượng cần thiết.

Vì bê tông vẫn là thành phần chính trong các dự án xây dựng trên toàn thế giới nên người ta đang tìm cách biến bê tông thành vật liệu thân thiện với môi trường hơn.

Các lựa chọn phát triển để giảm lượng khí thải carbon của xi măng

Với tác động đáng kể đi kèm cơ hội đáng kể. Bởi vì sản xuất xi măng là một trong những tác nhân chính gây ra CO2 trên toàn thế giới₂ phát thải, những thay đổi có lợi trong quy trình sản xuất có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải đó.

Có ba điểm cơ hội chính để giảm CO₂ phát thải:

1. Giảm lượng khí thải gián tiếp bằng cách giảm nhiên liệu hóa thạch cần thiết để đốt lò nhằm xử lý hỗn hợp đá vôi.
2. Giảm lượng khí thải trực tiếp từ quá trình nung, thường bằng cách giảm lượng đá vôi cần thiết hoặc sửa đổi công thức của hỗn hợp trong quá trình nung.
3. Sử dụng các phương pháp thu giữ và lưu trữ carbon (CSS) để bẫy CO₂ được thải ra, trực tiếp hoặc gián tiếp, từ quá trình sản xuất xi măng.

Các doanh nghiệp thương mại và các tổ chức học thuật đều đã đưa ra những cách sáng tạo để giảm lượng khí thải carbon của xi măng. Họ đang tìm kiếm cả thiên nhiên và thời cổ đại để có những ý tưởng mới. Sau đây là một số ý tưởng hứa hẹn nhất:

• Calera, một công ty California, tìm cách chiếm CO₂ phát thải từ các ngành công nghiệp khác và biến những khí thải này thành vật liệu nguồn cho bê tông, do đó thay thế đá vôi. Quá trình này, được mô phỏng theo cách thiên nhiên tạo ra các rạn san hô, lọc CO2 thu được₂ phát thải qua nước biển. Kết quả là một vật liệu phấn có thể được sử dụng làm thành phần bê tông và không cần nhiệt độ cực cao của đá vôi để xử lý.
  
• Xi măng Greenstone: Các nhà nghiên cứu tại Đại học Drexel phát hiện ra rằng một số phần của kim tự tháp cổ đại Ai Cập được làm từ một dạng bê tông, thay vì được chạm khắc từ đá nguyên khối. Phấn khích về độ bền của kim tự tháp, các nhà nghiên cứu đã tìm cách làm cho vật liệu bền như vậy thân thiện với môi trường hơn. Họ bắt đầu bằng cách kết hợp các vật liệu có thể tái chế - chủ yếu là chất thải công nghiệp - với lượng đá vôi ít hơn. Sau đó, họ thêm một lượng nhỏ hóa chất kiềm vào hỗn hợp đã biến đổi, sử dụng một quy trình đòi hỏi rất ít nhiệt. Họ ước tính rằng xi măng hoạt hóa kiềm này thải ra ít hơn 97% CO₂ so với xi măng Portland truyền thống.
• Nghiên cứu của MIT: Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts đã không thay đổi bất kỳ thành phần nào trong công thức xi măng như một cách để giảm CO2 trực tiếp₂ khí thải. Thay vào đó, họ điều chỉnh tỷ lệ thành phần. Tiêu chuẩn công nghiệp để tạo ra xi măng bền, ổn định là tỷ lệ canxi so với silica là 1:7. Đặt câu hỏi về nhu cầu đối với tiêu chuẩn này, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm và kết luận rằng tỷ lệ 1:5 không chỉ tạo ra xi măng bền hơn mà còn ước tính rằng nó có thể giảm CO₂ giảm lượng khí thải từ quá trình sản xuất lên tới 60%.
  
• Ferrock™: Được phát triển tại Đại học Arizona, đây là sản phẩm thay thế cho xi măng Portland. Loại "xi măng" mới này được làm từ bụi thép, một sản phẩm thải công nghiệp. Quá trình chuyển đổi bụi thép thành thành phần kết dính có thể thay thế xi măng trong bê tông thực sự đòi hỏi lượng CO2 cao₂. Do đó, quá trình sản xuất Ferrock™ hấp thụ CO₂ thay vì phát ra nó.

Những lựa chọn này có thực sự có thể thay thế xi măng truyền thống không?

Một chuyện là khám phá ra cách thay đổi công thức thành phần của xi măng để giảm lượng khí thải carbon của xi măng. Nhưng điều quan trọng không kém là phải hỏi: Những thay đổi này đối với xi măng có tác động tích cực đến đặc tính của bê tông thành phẩm không?

Cho đến nay, các câu trả lời đều tích cực một cách đáng ngạc nhiên, tạo ra một tình huống có vẻ như đôi bên cùng có lợi. Các nhà nghiên cứu tại các doanh nghiệp và trường đại học đã tiến hành các thử nghiệm về độ bền và độ chắc chắn và nhận thấy rằng các sản phẩm mới của họ tạo ra một loại bê tông đáp ứng hoặc vượt quá các đặc tính về độ bền và độ chắc chắn của bê tông làm từ xi măng Portland đã được thử nghiệm và chứng minh.

Tải xuống miễn phí – 4 lý do tại sao bê tông của bạn mất rất nhiều thời gian để khô

Bất kể những người chuyển động và lắc lư trong ngành sản xuất xi măng chuyển xã hội sang sử dụng xi măng thân thiện với môi trường nhanh như thế nào, chúng ta có thể mong đợi một số thứ sẽ vẫn giữ nguyên. Quá trình bảo dưỡng bê tông (tức là phản ứng hóa học xảy ra khi hỗn hợp xi măng và nước đông cứng, tạo thành bê tông) vẫn là nơi thiết lập các đặc tính độ bền của bê tông.

Ngoài ra, ngay cả khi hỗn hợp bê tông thử nghiệm mới có thể một ngày nào đó gợi ý sử dụng các phương pháp kiểm tra độ ẩm bê tông mới, nhu cầu của người lắp sàn về hình ảnh chính xác về tình trạng độ ẩm của tấm bê tông sẽ không thay đổi. Thông tin về tình trạng độ ẩm sẽ luôn cực kỳ quan trọng khi quyết định xem tấm bê tông đã sẵn sàng cho sàn hoàn thiện hay chưa.

Nghiên cứu hiện tại cho thấy rõ ràng rằng thử nghiệm độ ẩm bê tông đáng tin cậy nhất sử dụng đầu dò độ ẩm tương đối (RH) tại chỗ, giống như những đầu dò được tìm thấy trong Máy đo độ ẩm nhanh Wagner^® bộ dụng cụ. Việc sử dụng các thử nghiệm độ ẩm khác có thể dẫn đến nguy cơ không đáng có về việc sàn bị hỏng nghiêm trọng. Luôn nhớ rằng: làm đúng ngay từ đầu không chỉ có ý nghĩa kinh tế tốt mà còn có ý nghĩa sinh thái tốt nữa!

Jason Spangler

Jason có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực bán hàng và quản lý bán hàng trong nhiều ngành công nghiệp và đã thành công trong việc tung ra thị trường nhiều sản phẩm khác nhau, bao gồm cả các thử nghiệm độ ẩm bê tông Rapid RH® ban đầu. Hiện tại, ông đang làm việc với Wagner Meters với tư cách là giám đốc bán hàng sản phẩm Rapid RH® của chúng tôi.

Cập nhật lần cuối vào ngày 6 tháng 2021 năm XNUMX