التحرك نحو أسمنت أكثر صداقة للبيئة
الخرسانة هي المادة الأكثر استخدامًا على وجه الأرض، بعد الماء فقط. وتشير التقديرات إلى أننا نستخدم عالميًا أكثر من 25 مليار طن من الخرسانة الجديدة سنويًا، أي ما يعادل أكثر من ثلاثة أطنان من الخرسانة للشخص الواحد. ومع استمرار الصين والهند ودول أخرى في التصنيع، سيزداد استخدام الخرسانة عالميًا.
لماذا هذا الموضوع؟
لأن تصنيع الأسمنت، المكون الرئيسي للخرسانة، يمثل 5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (COXNUMX) العالمية2) الانبعاثات المنسوبة إلى النشاط البشري، والتي قد تكون عاملاً مساهماً في تغير المناخ العالمي.
ينبعث ثاني أكسيد الكربون في عدة مراحل خلال عملية تصنيع الأسمنت. أولًا، هناك الطاقة المستهلكة لاستخراج الحجر الجيري، وهو مكون أساسي في الأسمنت، ونقله إلى مصنع تصنيع الأسمنت.
بمجرد وصوله إلى المصنع، يُخلط الحجر الجيري بالماء ومواد أخرى، ثم يُمرَّر عبر عملية كيميائية تُسمى "التكليس". تتطلب هذه العملية حرق الحجر الجيري ومكونات أخرى في درجة حرارة عالية جدًا، تبلغ حوالي 2700 درجة فهرنهايت (1400 درجة مئوية).
تنتج عملية التكليس كل من ثاني أكسيد الكربون المباشر وغير المباشر2 انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. ويقدر تقرير مبادرة استدامة الأسمنت أن 60% من ثاني أكسيد الكربون2 تنتج انبعاثات مصنع الأسمنت مباشرةً عن التفاعل الكيميائي الناتج عن عملية التكليس نفسها. أما الـ 40% المتبقية فتأتي من الانبعاثات غير المباشرة المرتبطة بهذه العملية، وهي ثاني أكسيد الكربون.2 يتم إطلاق الغازات من الوقود الأحفوري اللازمة لإشعال الأفران وإنتاج الحرارة اللازمة.
وبما أن الخرسانة لا تزال تشكل عنصراً أساسياً في مشاريع البناء في جميع أنحاء العالم، فإن البحث جار لإيجاد طريقة لجعلها مادة أكثر صداقة للبيئة.
خيارات متنامية للحد من البصمة الكربونية للأسمنت
مع التأثير الكبير تأتي فرصٌ عظيمة. لأن صناعة الأسمنت تُسهم بشكل كبير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عالميًا2 إن التغييرات المفيدة في عملية التصنيع قد تؤدي إلى تقليل تلك الانبعاثات بشكل ملحوظ.
هناك ثلاث نقاط رئيسية للفرصة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات:
- تقليل الانبعاثات غير المباشرة من خلال تقليل الوقود الأحفوري اللازم لتشغيل الأفران لمعالجة مخاليط الحجر الجيري.
- تقليل الانبعاثات المباشرة من عملية التكليس، وذلك عمومًا عن طريق تقليل كمية الحجر الجيري المطلوبة أو تعديل وصفة الخليط الذي يمر عبر التكليس.
- استخدم أساليب التقاط الكربون وتخزينه (CSS) لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون2 التي تنبعث، بشكل مباشر أو غير مباشر، من عملية تصنيع الأسمنت.
دأبت المؤسسات التجارية والمؤسسات الأكاديمية على ابتكار طرق مبتكرة لتقليل البصمة الكربونية للإسمنت. وتستعين هذه المؤسسات بالطبيعة والآثار القديمة بحثًا عن أفكار جديدة. وفيما يلي بعض أبرز هذه الأفكار الواعدة:
- كاليرا، شركة من كاليفورنيا تسعى إلى الاستحواذ على ثاني أكسيد الكربون2 المنبعثة من الصناعات الأخرى، وتحويل هذه الانبعاثات إلى مادة خام للخرسانة، وبالتالي استبدال الحجر الجيري. هذه العملية، المُصممة على غرار كيفية تكوين الطبيعة للشعاب المرجانية، تُرشّح ثاني أكسيد الكربون المُجمّع.2 الانبعاثات عبر مياه البحر. والنتيجة هي مادة طباشيرية يمكن استخدامها كمكون للخرسانة، ولا تتطلب الحرارة العالية للحجر الجيري للمعالجة.
- أسمنت جرينستون: اكتشف باحثون في جامعة دريكسل أن أجزاءً من أهرامات مصر القديمة بُنيت من الخرسانة، بدلاً من نحتها من الحجر الصلب. وانطلاقاً من حماسهم لعمر الأهرامات الطويل، بحث الباحثون في كيفية جعل هذه المادة المتينة أكثر صداقةً للبيئة. بدأوا بدمج مواد قابلة لإعادة التدوير - معظمها نفايات صناعية - مع كميات أقل من الحجر الجيري. ثم أضافوا كميةً صغيرةً من مادة كيميائية قلوية إلى الخليط المُعدَّل، باستخدام عمليةٍ لا تتطلب سوى قدرٍ ضئيلٍ من الحرارة. وتشير تقديراتهم إلى أن هذا الأسمنت المُنشَّط بالقلويات يُصدر انبعاثاتٍ أقل بنسبة 97% من ثاني أكسيد الكربون.2 من الأسمنت البورتلاندي التقليدي.
- أبحاث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: لم يقم العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتغيير أي من مكونات وصفة الأسمنت كوسيلة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المباشرة2 الانبعاثات. بدلًا من ذلك، عدّلوا نسبة المكونات. كان المعيار الصناعي لإنتاج أسمنت قوي ومستقر هو نسبة الكالسيوم إلى السيليكا 1:7. ولطرح تساؤلات حول الحاجة إلى هذا المعيار، أجرى الباحثون اختبارات وخلصوا إلى أن نسبة 1:5 لا تُنتج أسمنتًا أقوى فحسب، بل قدّروا أيضًا أنها يمكن أن تُقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.2 انخفاض الانبعاثات من عملية التصنيع بنسبة تصل إلى 60%.
- فيروك™: طُوِّر هذا النوع الجديد من "الأسمنت" في جامعة أريزونا، وهو بديلٌ لأسمنت بورتلاند. يُصنع هذا النوع الجديد من "الأسمنت" من غبار الفولاذ، وهو نفايات صناعية. تتطلب عملية تحويل غبار الفولاذ إلى مادة رابطة تُحل محل الأسمنت في الخرسانة كمياتٍ عاليةً من ثاني أكسيد الكربون.2. وعلى هذا النحو، تمتص عملية تصنيع Ferrock™ ثاني أكسيد الكربون2 بدلا من إصدارها.
هل يمكن لهذه الخيارات أن تحل محل الأسمنت التقليدي حقا؟
من المهم اكتشاف طرق لتغيير تركيبة مكونات الأسمنت لتقليل البصمة الكربونية له. لكن من المهم أيضًا التساؤل: هل تؤثر هذه التغييرات في الأسمنت بشكل إيجابي على خصائص الخرسانة الناتجة؟
حتى الآن، كانت الإجابات إيجابية بشكل مدهش، مما خلق وضعًا يبدو مربحًا للجميع. أجرى باحثون في الشركات والجامعات اختبارات للقوة والمتانة، ووجدوا أن منتجاتهم الجديدة تُنتج خرسانة تُضاهي، أو تتجاوز، خصائص القوة والمتانة للخرسانة المصنوعة من أسمنت بورتلاند المُجرّب.
تنزيل مجاني - 4 أسباب تجعل الخرسانة لديك تستغرق وقتًا طويلاً حتى تجف
مهما تسارعت وتيرة تحول المجتمع نحو استخدام أسمنت صديق للبيئة، نتوقع بقاء بعض الأمور على حالها. فعملية معالجة الخرسانة (أي التفاعل الكيميائي الذي يحدث أثناء تصلب خليط الأسمنت والماء، مما يؤدي إلى تكوين الخرسانة) هي العامل الحاسم في تحديد خصائص متانة الخرسانة.
بالإضافة إلى ذلك، حتى لو اقترحت خلطات الخرسانة التجريبية الجديدة استخدام أساليب جديدة لاختبار رطوبة الخرسانة، فإن حاجة مُركّب الأرضيات إلى صورة دقيقة لحالة رطوبة البلاطة ستبقى ثابتة. وستظل معلومات حالة الرطوبة بالغة الأهمية عند تحديد مدى جاهزية البلاطة الخرسانية للأرضية النهائية.
تظهر الأبحاث الحالية بوضوح أن اختبار رطوبة الخرسانة الأكثر موثوقية يستخدم مسبار الرطوبة النسبية (RH) في الموقع، مثل تلك الموجودة في عدادات فاغنر للرطوبة النسبية السريعة® مجموعاتقد يؤدي استخدام اختبارات رطوبة أخرى إلى خطر كبير بتلف الأرضيات. تذكر دائمًا: القيام بذلك بشكل صحيح من المرة الأولى ليس فقط مجديًا اقتصاديًا، بل بيئيًا أيضًا!
يتمتع جيسون بخبرة تزيد عن 20 عامًا في المبيعات وإدارة المبيعات في مجموعة متنوعة من الصناعات، وقد نجح في طرح مجموعة متنوعة من المنتجات في السوق، بما في ذلك اختبارات رطوبة الخرسانة Rapid RH® الأصلية. ويعمل حاليًا مع شركة Wagner Meters كمدير مبيعات منتجات Rapid RH®.
آخر تحديث في 6 ديسمبر 2021
800-634-9961
