В США научились делать цемент с помощью плазмы в 100 раз быстрее
Ученые из США придумали способ делать цемент с помощью плазменного нагрева и электричества, полностью отказавшись от сжигания ископаемого топлива. О разработке сообщили на конференции Американского химического общества в Чикаго.
Почему цемент так вредит климату
Цемент — второй по объему потребления материал в мире после воды, и цена этой популярности высока. Его производство ежегодно выбрасывает в атмосферу больше миллиарда тонн углекислого газа, а это почти 8% всех глобальных выбросов. Рецепт производства при этом почти не менялся с 1824 года, когда его изобрел один каменщик в поисках быстротвердеющего строительного материала. Известняк, глину и другое сырье нагревают до 1400 градусов Цельсия, сплавляя в комки размером с гальку, которые называют клинкером, а затем измельчают в порошок — собственно цемент.
Основной источник выбросов — сжигание топлива для разогрева воздуха внутри огромной печи.
«Кроме того, существует множество промежуточных этапов, приводящих к образованию большого количества отработанного тепла», — объясняет один из авторов исследования.
Как работает новый метод
Вместо печи на ископаемом топливе исследователи предложили плазменный нагрев — это когда электрический ток пропускают через ионизированный газ, получая температуру выше 2400 градусов Цельсия. Такой жар сплавляет сырье в клинкер за считанные секунды, почти в 100 раз быстрее обычного производства.
Из-за резкого сокращения времени нагрева заметно упали и потери тепла. Если традиционные печи используют полезно лишь 30-40% выделяемого тепла, то у плазменного метода этот показатель доходит почти до 80%.
При этом полученный «низкоуглеродистый» цемент, как его назвали авторы, по прочности и удобству в работе не уступает обычному. Изучив материал под электронным микроскопом, ученые обнаружили в нем наноразмерные дефекты, которые быстро растворяются в воде. Именно эти дефекты ускоряют схватывание раствора и в итоге делают новый цемент даже прочнее традиционного.
Вторая жизнь для цементных отходов
Отдельный плюс метода в том, что в качестве сырья подойдут даже отходы цементного производства с перерабатывающих предприятий. Это делает процесс более цикличным и еще сильнее снижает выбросы. А если использовать для плазменного нагрева возобновляемую энергию, все производство в теории может стать полностью безвредным для климата.
Дальше команда планирует сотрудничать с представителями цементной промышленности, чтобы протестировать технологию и подготовить ее к массовому производству. Отдельная задача — проверить, как метод справляется с разными типами отходов, ведь их состав сильно зависит от места и времени сбора.
