Produkcja cementu polega na wykorzystaniu paliw kopalnych do podgrzania wapienia i gliny do ekstremalnych temperatur rzędu 1400°C. Wymaga to zarówno ogromnych ilości energii, jak i również wydobycia wapienia i rozdrobnienia go przed obróbką. Sam proces uwalnia ogromne ilości dwutlenku węgla, ok. 600 kg na każdą tonę wyprodukowanego cementu. Łącznie, produkcja cementu odpowiada za około 8 proc. globalnej emisji dwutlenku węgla. Jakie są alternatywy dla cementu?

Skała wulkaniczna jako cement?

W 2021 r. grupa badawcza z Uniwersytetu Stanforda opracowała recepturę niskoemisyjnego cementu, w której zamienili wapień na skałę wulkaniczną. Materiał ten musi być przetwarzany w ten sam energochłonny sposób, co cement z wapienia, jednak skała wulkaniczna nie zawiera żadnego zmagazynowanego węgla, który zostałby uwolniony w trakcie procesu w postaci dwutlenku węgla. Pozostaje więc tylko emisja związana z samym podgrzewaniem surowca i jego transportem. W starożytności Rzymianie używali skał pochodzenia wulkanicznego do produkcji betonu (beton rzymski). Część z tych budowli nadal można oglądać we Włoszech. Zatem cement na bazie skał magmowych może mieć dużo lepszą wytrzymałość.

Cement z odpadów górniczych

Również w 2021 r. naukowcy z niemieckiego Uniwersytetu w Halle-Wittenberg i brazylijskiego Uniwersytetu Pará zaproponowali inne rozwiązanie. Do produkcji cementu użyli popularnego odpadu górniczego - gliny Belterra. Brazylijsko-niemiecki zespół badał glinę Belterra jako potencjalną alternatywę dla cementu. Glina Belterra jest pozostałością wydobywczą z boksytu, czyli rudy aluminium.

Jak podaje profesor Herbert Pöllmann, warstwa gliny może mieć nawet 30 m grubości i pokrywa złoża boksytów w regionach tropikalnych. Zawiera odpowiednią ilość minerałów z zawartością aluminium, aby zapewnić dobrej jakości cement. Jest również dostępny w dużych ilościach i może być przetwarzany bez dodatkowej obróbki.
Nowa receptura opracowana przez zespół nie eliminuje całkowicie wapienia, ale zastępuje go w od 50 do 60 procentach. Ma również dodatkową zaletę. Wymaga znacznie niższych temperatur do obróbki. Jest to ok. 1250°C, czyli 200°C mniej niż w przypadku tradycyjnego cementu. Stwierdzono, że cement z gliny Belterra spełnia kryteria wydajności tradycyjnego cementu. Ta receptura charakteryzuje się mniejszą o ⅔ emisją dwutlenku węgla.

Mikroalgi produkujące cement

Jeden z bardziej nieszablonowych pomysłów zaprezentował zespół badawczy z Uniwersytetu Colorado w Boulder. Dlaczego? Wykorzystali oni bowiem maleńkie mikroalgi, które naturalnie sekwestrują dwutlenek węgla i przekształcają go w skorupy węglanu wapnia. Naukowcy byli w stanie hodować te mikroalgi, które produkowały biologicznie uprawiany wapień. Wykorzystując go do produkcji cementu możemy zapewnić nawet negatywny bilans emisji dwutlenku węgla. Dzieje się tak dlatego, że mikroalgi wychwytują więcej dwutlenku węgla do produkcji węglanu wapnia niż powstaje go w trakcie procesu.
Badacze ze Stanów Zjednoczonych otrzymali grant w wysokości 3,2 mln dolarów na dalszy rozwój technologii biogenicznego wapienia. Szacują oni, że 400-800 tys. ha otwartych stawów zapewniłoby wystarczającą przestrzeń do uprawy mikroalg potrzebnych do zaspokojenia zapotrzebowania na cement w USA.

Źródło: New Atlas.