Bezpieczny i zrównoważony beton geopolimerowy
Naukowcy aktywnie poszukują niskoemisyjnych alternatyw dla cementu. Jednym z rozwiązań są materiały geopolimerowe, spoiwa o niskiej zawartości CO2, które mogą być wytwarzane poprzez ponowne wykorzystanie odpadów przemysłowych, takich jak popioły lotne z elektrowni węglowych lub żużel wielkopiecowy. Rozwój syntetycznych materiałów budowlanych jest jednak obecnie utrudniony ze względu na obawy dotyczące zdrowia i bezpieczeństwa publicznego. W ramach finansowanego ze środków UE projektu By-BM (By-products for Building Materials), realizowanego w ramach programu Horyzont 2020, opracowano bezpieczne dla środowiska geopolimery, które spełniają wymogi obowiązujących norm bezpieczeństwa. „Inicjatywa połączyła doświadczenie zdobyte w badaniach związków geopolimerowych i analizach radiologicznych w celu opracowania nowych ekoinnowacyjnych materiałów budowlanych o niskim poziomie emisji CO2, pochodzących z recyklingu przemysłowych produktów ubocznych”, mówi koordynator projektu prof. Marios Soutsos. Beton geopolimerowy oferuje szereg korzyści w porównaniu z konwencjonalnym cementem portlandzkim, poza znacznie niższą emisją CO2. Zapewnia na przykład lepszą ognioodporność i umożliwia realne wykorzystanie materiałów „odpadowych”, które w przeciwnym razie mogą być przeznaczone na składowiska odpadów. Rozwiane obawy Chociaż beton geopolimerowy może być korzystny zarówno z ekonomicznego, jak i ekologicznego punktu widzenia, wśród urzędników i naukowców istnieją pewne obawy. „W niektórych przypadkach składniki produktu ubocznego mogą mieć wpływ na zdrowie ludzi i stwarzać ryzyko dla środowiska. Oprócz potencjalnie toksycznych związków istnieje ryzyko związane z podwyższonymi poziomami naturalnie występujących radioizotopów (NOR)”, wyjaśnia dr Zoltán Sas, badacz projektu By-BM. Partnerzy projektu opracowali zatem innowacyjny, niskoemisyjny i z natury bezpieczny beton geopolimerowy z odpadów przemysłowych o możliwie najniższym ryzyku radiologicznym, zgodnie z europejskimi podstawowymi normami bezpieczeństwa określonymi w dyrektywie Rady UE (2013/59/Euratom). Badacze zebrali raporty naukowe dotyczące zawartości NOR w przemysłowych produktach ubocznych i stworzyli bazę danych, aby dostarczyć informacji o sytuacji na świecie. Ponadto zebrano dane na temat rozmaitych produktów ubocznych przemysłu z różnych krajów europejskich. Znalazły się wśród nich pozostałości po kontroli zanieczyszczeń powietrza ze spalania odpadów komunalnych, popioły lotne z elektrowni węglowych, pył z pieca cementowego, popiół ze spopielonych osadów ściekowych i czerwony szlam z produkcji tlenku glinu. Baza danych próbek geopolimerów Naukowcy określili skład mineralogiczno-chemiczny produktów ubocznych za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej i fluorescencji rentgenowskiej oraz zawartość NOR za pomocą spektrometrii gamma o wysokiej rozdzielczości. Szybkość uwalniania radonu, będącego promieniotwórczym pierwiastkiem gazowym, mierzono za pomocą komory akumulacji radonu połączonej z aktywnymi monitorami radonu. „Dzięki spektrometrii gamma opublikowano nowe informacje dotyczące zawartości NOR w niektórych produktach ubocznych, takich jak pył z pieca cementowego, popiół z osadów ściekowych oraz pył ze spalarni”, komentuje prof. Soutsos. Konsorcjum zaklasyfikowało również próbki geopolimerów zgodnie z obowiązującym ustawodawstwem krajowym, normami i zaleceniami opartymi na zawartości NOR. Wersja internetowa bazy danych NOR może być wykorzystywana do bezpiecznego doboru materiałów według ich składników, tj. wykorzystania produktów ubocznych i innych surowców. Jak tłumaczą prof. Soutsos i dr Sas: „Dzięki bazie danych możliwa jest identyfikacja materiałów o podwyższonym ryzyku, a także ich ewentualnej zmienności”. Baza By-BM może być wykorzystywana w budownictwie do zapewnienia bezpiecznego stosowania produktów ubocznych w betonie geopolimerowym w oparciu o ich właściwości radiologiczne. „Pozwoli naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób należy uwzględniać aspekty radiologiczne przemysłowych produktów ubocznych w odniesieniu do ponownego wykorzystania tych materiałów w nowych materiałach budowlanych oraz w jaki sposób można zminimalizować ryzyko wynikające z zawartości NOR”, podsumowuje prof. Soutsos.
Słowa kluczowe
By-BM, geopolimer, beton, naturalnie występujące radioizotopy (NOR), dwutlenek węgla (CO2)