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Zero-CO2 cement concept evaluated with novel Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

Description du projet

Une approche concrète pour fabriquer du ciment qui neutralise les émissions carbone

Le ciment est le matériau synthétique le plus utilisé actuellement, mais il est également une source massive d’émissions de CO2. Selon des études, la production de ciment représentera près de 25 % des émissions mondiales de CO2 en 2025. Le projet NMRCement, financé, par l’UE explorera le potentiel d’un nouveau verre de silicate pour réduire l’empreinte carbone de la production de ciment. Les chercheurs étudieront en profondeur la réactivité ajustable et les séparations de phases à l’échelle nanométrique du matériau. La microscopie électronique à balayage sera utilisée pour obtenir des images des séparations de phases. Pour sonder la structure chimique des molécules, les chercheurs utiliseront des techniques révolutionnaires de résonance magnétique nucléaire (RMN) qui peuvent améliorer la sensibilité et la résolution temporelle de plusieurs ordres de grandeur par rapport à la technologie RMN actuelle.

Objectif

The production of cement is predicted to account for 25% of anthropogenic CO2 emissions by 2025. There is a need to produce novel reduced CO2 cement materials to reduce global carbon emissions. This project aims to characterise a novel silicate glass material for the production of reduced CO2 cement. The novel silicate glass utilises nanoscale phase separations to enhance the reactivity. The goal of this work is two fold: first, to systematically study the tuneability of the reactivity and nanoscale phase separations in the silicate glass and second, to characterise the glass and cement samples with advanced nuclear magnetic resonance (NMR) methods. First, enhanced reactivity of glasses has previously been observed but has not been systematically studied. The composition of the silicate glass will be changed to study the tuneability of the reactivity and phase separations. The studies will be conducted using standard experiments such as solid state NMR for studying the chemical bonding and scanning electron microscopy (SEM) for visualising phase separations. The results of these studies will contribute to knowledge in glass science and produce a reduced CO2 cement material. Second, the glass and cement will be studied with advanced NMR methods. NMR is a research tool that has previously proven successful in studying the pore structures of glasses and cements. This proposal will utilise breakthroughs in NMR technology, ultrafast Laplace NMR (LNMR) and hyperpolarisaton, to gain further insight into the microstructure of samples. Ultrafast LNMR enhances the time sensitivity of LNMR scans by 2-4 magnitudes and reduces scan time by 1-2 orders of magnitude. Hyperpolarisation enhances the sensitivity of NMR scans by 2-5 orders of magnitude. Together these methods will be used to enhance the time resolution and sensitivity of NMR methods. The results of these studies will produce new NMR methodology and provide novel data in glass and cement samples.

Coordinateur

OULUN YLIOPISTO
Contribution nette de l'UE
€ 190 680,96
Adresse
PENTTI KAITERAN KATU 1
90014 Oulu
Finlande

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Région
Manner-Suomi Pohjois- ja Itä-Suomi Pohjois-Pohjanmaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
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Coût total
€ 190 680,96