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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

Descrizione del progetto

Cemento a basse emissioni di carbonio da rifiuti metallurgici e CO2

È possibile produrre cemento a basse emissioni di carbonio utilizzando scorie metallurgiche ferrose carbonate (FMS, ferrous metallurgical slags), un sottoprodotto del processo di mineralizzazione della CO2, combinate con cemento Portland ordinario (OPC) per formare un composito simile al cemento pozzolanico-OPC addizionato di calcare. Il progetto CO2Slag Cement, finanziato dall’UE, potrebbe essere in grado di evitare circa 500 Mt di CO2 all’anno. Esaminerà il meccanismo di carbonatazione utilizzando vari tipi di FMS e analoghi sintetici dei minerali ricchi di calcio/magnesio presenti in essi. Ottimizzerà anche il processo di mineralizzazione della CO2 e l’ambiente per migliorare la reattività cementizia delle FMS carbonate. Inoltre, il progetto analizzerà le soluzioni di riciclaggio a fine vita e condurrà valutazioni dettagliate dell’impatto ambientale. CO2Slag Cement esaminerà anche la reazione di idratazione delle FMS carbonate con l’OPC quando vengono introdotte come materiale cementizio supplementare.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2021-PF-01

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Coordinatore

OULUN YLIOPISTO
Contributo netto dell'UE
€ 269 418,00
Indirizzo
PENTTI KAITERAN KATU 1
90014 Oulu
Finlandia
Regione
Manner-Suomi Pohjois- ja Itä-Suomi Pohjois-Pohjanmaa
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)