Лента TH Новости Глобальные вызовы



Фундамент спасения экологии

∴ 214

Одна из основ цивилизации – цемент. Дорогой в производстве и вредный для экологии. Но выход есть.

1320

На производство цемента приходится около пяти процентов глобальных выбросов CO2, поэтому ученые постоянно ищут экологические варианты. Команда из Массачусетского технологического института обнаружила, что измельчение вулканического пепла и добавление его в смесь могут не только сделать процесс более экологически чистым, но и сделать саму структуру более прочной.

Вмонтирование пластиковых бутылок, регулирование уровней кальция – это часть способов, с помощью которых исследователи MIT в прошлом старались улучшить качество цемента. На этот раз они обратились к вулканическому пеплу, который, по их словам, имеет ряд преимуществ.

Пепел широко распространен как в активных, так и в погасших вулканах, он не применяется на в одной из областей, а когда он измельчен до состояния порошка, он обладает удобными природными свойствами, когда речь идет о связывании с водой и другими материалами для создания цементно-подобных паст.

Производство цемента требует много энергии, и это многоступенчатый процесс. Данные факторы – основная мотивация для поиска альтернативы. Вулканический пепел образуется при высокой температуре и высоком давлении. Но природа уже сделала это всё за нас.Стефани Чин из Департамента гражданской и экологической инженерии Массачусетского технологического института (ЦВЕ).

Изучая потенциал этой новой добавки, группа, возглавляемая Чин и соавтором исследования Куналом Купваде-Патилом, начала изучать существующие данные о так называемой «воплощенной энергии» различных промышленных процессов, связанных с производством цемента. Это относится к общей энергии, используемой для того, чтобы делать такие вещи, как измельчение породы, цемент или бетон.

Используя эти данные, команда вычислила полную энергию для производства цемента, содержащего различные пропорции вулканического пепла, от 10 до 50%. Затем ученые протестировали в лаборатории несколько новых образцов.

Исследователи обнаружили, что замена 50 процентов традиционного цемента на перемолотый вулканический пепел (частицы в рамках 17 мкм), снизила энергозатраты на 16% и увеличила общую прочность. Использование частиц в рамках 6 мкм значительно повысило общую прочность цемента.

Затем ученые попытались применить знания на практике. Они обратились к властям Кувейта с просьбой предоставить материалы по 13-ти жилым, и 14-ти коммерческим зданиям, возведенных на основе традиционного цемента. Ученые использовали дроны, чтобы летать над структурами, собирать изображения и измерения и сочетать их с данными местных властей, чтобы рассчитать энергию, потраченную на возведение района.

Основываясь на работе, ученые затем подсчитали, сколько можно было бы сэкономить, если бы дома возводились с учетом вулканического пепла. В результате, стоимость энергозатрат можно было бы снизить на 30%..

Мы выяснили, что бетон может быть изготовлен с натуральными добавками и желаемыми свойствами при меньших затратах. И речь идёт об огромных суммах в рамках города. Профессор Орал Буюкозтурк, профессор в Департаменте гражданской и экологической инженерии Массачусетского технологического института (ЦВЕ).

Красота этого подхода заключается в его гибкости. Инженеры могут точно настроить свойства цемента, регулируя количество вулканического пепла.

Филипп Дончев