Cement to podstawa budownictwa. Naukowcy opracowali jego wersję tworzoną plazmowo
Przez ostatnie dwa stulecia od wynalezienia receptury produkcji cementu ta niewiele się zmieniła - podgrzewanie wapienia, gliny i innych składników do temperatury sięgającej 1400 °C , gdzie pod wpływem ciepła surowce stapiają się w grudki wielkości kamyków, zwane klinkierami, które następnie mielono, aby uzyskać drobnoziarnisty cement. W ten sposób powstaje materiał, który do dziś jest podstawą budownictwa.
Znaczna część emisji dwutlenku węgla powstającej przy produkcji cementu pochodzi ze spalania paliw kopalnych w celu ogrzania powietrza wewnątrz dużego pieca, w którym surowce są przetwarzane na cement. Jego produkcja generuje ponad miliard ton metrycznych emisji dwutlenku węgla rocznie, co stanowi prawie 8 proc. całkowitej emisji globalnej. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowują obecnie metodę ogrzewania plazmowego zasilaną energią elektryczną, która pozwoli na produkcję cementu bez spalania paliw kopalnych.
Nowa metoda elektryfikacji zastępuje piece zasilane paliwami kopalnymi ogrzewaniem plazmowym, procesem polegającym na przepuszczaniu prądu przez zjonizowany gaz. Generuje to temperatury powyżej 2400°C, przyspieszając formowanie klinkierów cementowych. Ogrzewanie plazmowe powoduje stopienie surowców w klinkier w ciągu kilku sekund.
W przeciwieństwie do tradycyjnej produkcji cementu, która działa przy sprawności cieplnej na poziomie 30-40 proc., prawie 80 proc. ciepła generowanego podczas ogrzewania plazmowego jest wykorzystywane do produkcji cementu. Naukowcy odkryli, że tak powstały cement, ma porównywalne właściwości mechaniczne, takie jak trwałość i urabialność, do cementu tradycyjnego. Dodatkowo nowa metoda wprowadziła nanodrobiny, które szybko rozpuszczały się w wodzie i przyspieszały wiązanie cementu, poprawiając tym samym jego wytrzymałość w porównaniu z tradycyjnym cementem.
Cement sprzyjający środowisku
Metoda nagrzewania plazmowego działa również z odpadami cementowymi pochodzącymi z zakładów recyklingu. Co więcej, gdyby proces był zasilany energią odnawialną, cały proces nagrzewania plazmowego mógłby być bezemisyjny.
W przyszłości naukowcy ze Stanforda planują współpracę z przemysłem cementowym w celu przetestowania i skalowania swojej metody do produkcji masowej. Kolejnym priorytetem jest zbadanie skuteczności metody plazmowej w przetwarzaniu różnych rodzajów odpadów cementowych jako surowca. Odpady cementowe mogą się znacznie różnić w zależności od miejsca i czasu ich odbioru.
