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Co-utilizing CO2 and metallurgical wastes for carbon-negative cement: science, technology, life-cycle impact assessment, end-of-life reuse, and process exploitation

Description du projet

Un ciment à faible teneur en carbone à partir de déchets métallurgiques et de CO2

Il est possible de produire un ciment à faible teneur en carbone en utilisant des scories métallurgiques ferreuses (FMS pour «ferrous metallurgical slags») carbonatées, un sous-produit du processus de minéralisation du CO2, combinées à du ciment Portland ordinaire (OPC pour «ordinary Portland cement») afin de former un composite similaire au ciment calcaire-pouzzolane-OPC. Le projet CO2Slag Cement, financé par l’UE, permettrait d’éviter environ 500 millions de tonnes de CO2 par an. Il étudiera le mécanisme de carbonatation en utilisant différents types de FMS et des analogues synthétiques des minéraux riches en calcium/magnésium qu’ils contiennent. Il optimisera également le processus de minéralisation du CO2 et l’environnement afin d’améliorer la réactivité cimentaire des FMS carbonatées. En outre, le projet analysera les solutions de recyclage en fin de vie et réalisera des évaluations détaillées de l’impact sur l’environnement. CO2Slag Cement examinera également la réaction d’hydratation des FMS carbonatées avec de l’OPC lorsqu’elles sont introduites comme matériau cimentaire supplémentaire.

Objectif

Nearly 580 million tonnes per year (Mt/y) of ferrous metallurgical slags (FMS) are produced as by-products of iron, steel, and alloy production. The accelerated reaction of CO2 with Ca/Mg present in these FMS can result in the formation of Ca/Mg-carbonates, offering a relatively simple and low-energy pathway for CO2-abatement. This CO2-mineralization process has the capacity to directly sequestrate ~140 Mt-CO2/y globally, leading to the potential availability of ~720 Mt/y of carbonated-FMS as a by-product. The carbonated-FMS are expected to be rich in amorphous alumina-silica and Ca/Mg-carbonates: when used in combination with Ordinary Portland Cement (OPC), they are expected to form a composite cement similar to the presently marketed Limestone-pozzolana-OPC cement. In this context, this study focuses on the utilization of the carbonated-FMS to produce low-carbon cement with potential CO2-avoidance of ~500 Mt-CO2/y.
To maximize the cementitious reactivity, the carbonation mechanism will be studied using different types of FMS and synthetic analogues of the major Ca/Mg-rich minerals present in them. The CO2-mineralization process and environment will be optimized to maximize the cementitious reactivity of carbonated-FMS by controlling their phase compositions, microstructures, and morphologies. When introduced as supplementary cementitious material (SCM), its hydration reaction with OPC will be studied to maximize its
utilization potential. For the final mortar/concrete products containing carbonated-FMS, the environmental leaching will be studied. Moreover, pathways for the end-of-life recycling of the product will be analyzed through cradle-to-cradle scenario analyses. Finally, for easy acceptance by the practitioners, the product will be subjected to detailed life-cycle analyses and environmental impact assessments.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2021-PF-01

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Coordinateur

OULUN YLIOPISTO
Contribution nette de l'UE
€ 269 418,00
Adresse
PENTTI KAITERAN KATU 1
90014 Oulu
Finlande
Région
Manner-Suomi Pohjois- ja Itä-Suomi Pohjois-Pohjanmaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (2)