تم تقديم هذا المقال من وراء الكواليس إلى LiveScience بالشراكة مع مؤسسة العلوم الوطنية.
إذا كنت ترغب في طهي بعض الأسمنت الصديق للبيئة ، فقط قم بخلط كوبين من الحجر الجيري في الحديقة المحببة ، وكوب واحد من خبث الأفران المحبب الأرضي وثلاث ملاعق كبيرة من رماد الصودا (أي كربونات الصوديوم). ما النتائج هي بديل قوي ومستدام واقتصادي للأسمنت البورتلاندي العادي (OPC) ، الرائد في صناعة الأسمنت. قام باحثون في مجموعة ميشال برسوم في جامعة دريكسيل بطهي هذه التكنولوجيا التي تبدو جديدة على مدى السنوات العديدة الماضية ، لكن أصولها تعود إلى أبعد بكثير مما قد يدركه المرء.
إلى أهرامات مصر ، في الواقع. أجرت مجموعة برصوم بحثًا بدا أنه يثبت أن بعض الأحجار في الأهرام قد تم صبها باستخدام شكل مبكر من الأسمنت ، بدلاً من نحتها من الحجر الجيري. وتساءل: إذا كانت بعض المواد المستخدمة في بناء الأهرام مصبوبة بالفعل ، واستمرت لمدة 4500 عام ، فلماذا لا تستخدمها في مواد البناء اليوم؟
يقول أليكس موسيسون ، وهو زميل يتولى زمام المبادرة في جلب بديل برصوم للسوق: "OPC مسؤول عن 5 إلى 8 بالمائة من COW في العالم يستهلك كمية هائلة من الطاقة".
مكونات أسمنت Greenstone
الفرق بين الأسمنت "جرينستون" الذي تم إنشاؤه من قبل دريكسل ، كما يطلق عليه ، والأسمنت البورتلاندي العادي يكمن في المكونات والطرق المستخدمة. Greenstone هو أسمنت منشط قلوي (AAC) لا يتطلب تدفئة عند صنعه. بدلاً من ذلك ، تعتمد AAC على المكونات المعاد تدويرها المتوفرة بسهولة - معظمها من منتجات النفايات الصناعية التي تم تسخينها بالفعل. وتشمل هذه الرماد المتطاير ، وسناج المدخنة التي يتم التقاطها من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم والخبث ، وهو منتج ثانوي للعملية التي تحول خام الحديد إلى حديد.
ونتيجة لذلك ، يختلف ملف الأثر البيئي لـ Greenstone بشكل كبير عن ملف OPC ، حيث يظهر استهلاكًا أقل للطاقة بنسبة 97 بالمائة وإنتاج ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التوافر الجاهز للمواد الخام يجعل تكلفة التصنيع من 75 دولارًا للطن إلى حوالي 50 دولارًا للطن. مع أرصدة الكربون المتوقعة ، ينتج Greenstone فائدة إضافية 5 إلى 20 دولارًا للطن.
ولكن كيف تقارن OPC في الأداء؟ يقول برسوم: "تؤكد نتائجنا وأدبياتنا أن أدائه جيد أو أفضل من OPC". تقترب المجموعة من رؤية اختبارات صناعة تمرير الأسمنت التي تحدد معايير القوة ، وتعيين الوقت والاستقرار الحجمي.
يقول موسيسون: "لقد عملنا دائمًا نحو الأسمنت الذي يعمل في العالم الحقيقي ، وليس المختبر فقط. وهذا يعني استقرار الرف وقابلية التشغيل ومعالجة درجة حرارة الغرفة وسهولة النقل والمزيد. "
تابع موسيسون مثل هذا التطبيق الواقعي أثناء وجوده في IIT Bombay في مومباي ، وأجرى بحثًا لأطروحته. عمل مع باحثين محليين لتطوير AAC يفي بالمعايير المنصوص عليها في الهند للأسمنت ، وبحث كيف يمكن لإنتاج Greenstone تمكين الناس الذين يعيشون في الأحياء الفقيرة. اليوم ، هناك ثلاثة منتجات مصنوعة من مواد محلية ، باستخدام الأدوات واليد العاملة المحلية ، قيد الدراسة حاليًا من قبل شركة تصنيع أسمنت رئيسية هناك.
أخذت المجموعة Greenstone وشكلت شركة ، Greenstone Technologies، Inc. وقد بدأوا في نشر النتائج العلمية حول نتائجهم في عام 2009 ومنشور نوفمبر 2011 في أسمنت ومواد خرسانية ناقش الإمكانات العملية لدريكسل الأسمنت الأخضر. يتحدث الباحثون حاليًا مع المستثمرين والشركاء المحتملين. مع المطالبة بفوائد انخفاض التكلفة ، وتقليل التلوث وتحسين الأداء ، هل هناك عقبات أمام طرح الأسمنت Drexel في السوق؟ يقول موسيسون: "إن التحديات التي تواجه خروج هذا إلى السوق تشمل التباين بين المواد الأولية ... والوقت الذي تستغرقه للتحقق من صحة مادة جديدة". "بينما تسمح لنا أبحاثنا بالتعويض عن التباين ، فمن المفيد أن يفكر المعالجون في الرماد المتطاير والخبث كمنتجات مشتركة بدلاً من المنتجات الثانوية للمساعدة في توحيد هذه المواد للاستخدام في الأسمنت.
"علينا أيضا التغلب على قوى السوق القوية. OPC هو سوق عالمي بقيمة 300 مليار دولار ، ومن الصعب إقناع شركات البناء والصناعات باستخدام شيء آخر. إن إقناع الناس بأن الاسمنت الخاص بنا سيستمر طالما أن OPC عندما يكون أحدثًا يمثل أيضًا تحديًا ". بالإضافة إلى ذلك ، فإن منتجهم غير قابل للحصول على براءة اختراع بسبب قدر كبير من الفن المسبق - أو المعرفة المسبقة المتعلقة بالتكنولوجيا - منذ خمسينيات القرن الماضي ، وهو ما يكون رادعًا للمستثمرين في بعض الأحيان. على الرغم من هذه العقبات ، يتزايد الاهتمام بعملهم.
ومن المثير للاهتمام أن AAC ليست جديدة تمامًا. في 1950s و 1960s ، تم استخدام شكل من أشكال AAC بنجاح في بعض المباني في الاتحاد السوفياتي السابق. بالإضافة إلى أهرامات مصر الكبرى ، جاء الكثير من الإلهام لهذا البحث من روما القديمة. يقول موسيسون: "كل شيء بناه الرومان كان مصنوعًا من مكونات مماثلة". "على الرغم من أننا لن نعرف لمدة 2000 عام ما إذا كان لدينا عمر طويل للمباني الرومانية ، إلا أنها تعطينا فكرة عن قوة بقاء هذه الأشياء."
ملحوظة المحرر: وقد دعم الباحثون الذين تم تصويرهم في مقالات من وراء الكواليس مؤسسة العلوم الوطنية، الوكالة الفيدرالية المكلفة بتمويل البحوث الأساسية والتعليم في جميع مجالات العلوم والهندسة. أي آراء ونتائج واستنتاجات أو توصيات تم التعبير عنها في هذه المواد هي آراء المؤلف ولا تعكس بالضرورة آراء مؤسسة العلوم الوطنية. انظر خلف أرشيف الكواليس.
