Дома, фабрики, лестницы, мосты, дамбы – ни одно из этих построек невозможно построить без цемента. По оценкам, в 2020 году в мире было произведено почти шесть миллиардов тонн цемента. Цемент является не только важным строительным материалом, но и является источником около восьми процентов выбросов CO2 в результате деятельности человека. «Портландцемент традиционно производится с использованием различного сырья, включая известняк, который обжигают для образования так называемого клинкера», – объясняет профессор Герберт Поллманн из Института геонаук и географии MLU. «В процессе карбонат кальция превращается в оксид кальция, выделяя большое количество диоксида углерода."Поскольку CO2 является парниковым газом, исследователи уже несколько лет ищут альтернативу портландцементу.
Одним из многообещающих решений является цемент на основе сульфоалюмината кальция, в котором большая часть известняка заменена бокситом.
Однако бокситы являются востребованным сырьем при производстве алюминия и доступны не в неограниченных количествах. Вместе с бразильскими минералогами команда MLU теперь нашла альтернативу, так сказать, альтернативу: они не используют чистый боксит, а, скорее, покрывающую породу: глина Belterra. «Этот слой глины может иметь толщину до 30 метров и покрывает месторождения бокситов в тропических регионах земли, например, в бассейне Амазонки», – поясняет Поллманн. «Он содержит достаточно минералов с содержанием алюминия для обеспечения хорошего качества цемента. Он также доступен в больших количествах и может обрабатываться без дополнительной обработки.«Еще одно преимущество: глина Belterra должна быть удалена в любом случае, поэтому ее не нужно извлекать только для производства цемента.
Несмотря на то, что цемент не может быть полностью произведен без карбоната кальция, по крайней мере, от 50 до 60 процентов известняка можно заменить глиной Belterra.
Этот процесс имеет еще одно экологически важное преимущество: для процесса обжига требуется всего 1250 градусов по Цельсию (2282 ° по Фаренгейту) – на 200 градусов (392 ° по Фаренгейту) меньше, чем для портландцемента. «Наш метод не только выделяет меньше CO2 во время химического преобразования, но и при нагревании вращающихся печей», – говорит Поллманн. Объединяя эти эффекты, выбросы CO2 могут быть сокращены до двух третей при производстве цемента.
В ходе обширных лабораторных испытаний минералоги смогли доказать, что их альтернативный цемент соответствует всем требованиям качества, предъявляемым к традиционному портландцементу. Дальнейшие исследовательские проекты теперь будут изучать, есть ли в Германии источники вскрыши, подходящие для производства цемента. «Сырье, содержащее глинистые минералы с более низким содержанием алюминия, может быть использовано, в частности, в строительных проектах, где достаточно бетона более низкого качества», – поясняет Поллманн. "Здесь все еще есть огромный потенциал для дальнейшего сокращения выбросов углекислого газа."