Gør cement bæredygtig

Cementproduktion tegner sig for op til ni procent af de globale menneskeskabte kuldioxidemissioner, ifølge World Business Council for Sustainable Development. Sabbie Miller, adjunkt i Institut for Civil- og Miljøteknik, sigter mod at ændre det ved at finde alternative måder at fremstille cement på eller helt erstatte det.

Folk har brugt cement som byggemateriale i tusinder af år. Blandet med vand og stenfragmenter, det danner beton til bygninger, motorveje og broer.

Fremstilling af cement indebærer opvarmning af kalksten og ler til 1450 ° C (2640 ° F), som både forbruger energi og frigiver kuldioxid. Processen kræver også store mængder ferskvand. Alligevel skyldes grunden til, at cement spiller en så stor rolle i kuldioxidemissioner, den enorme mængde beton, der hældes over hele verden.

"Det er en afspejling af samfundets forandring og opbygningen af ​​mere infrastruktur, "Sagde Miller.

Miller, der tjener i bæredygtighedsudvalget for American Concrete Institute, fokuserer sin forskning på tre områder:Alternative materialer til konventionel cement, måder at udskifte eller reducere mængden af ​​cement i beton, og tekniske tilgange, der er målrettet mod ønskede afbødningsstrategier for at reducere miljøpåvirkninger af cement og beton.

"Jeg har fundet ud af, at konstruktion og materialeteknik sjældent møder stier - hvis konstruktionsingeniøren siger, at jeg har brug for en 25 MegaPascal (standard) beton, ingen siger nogensinde, at jeg kan redesigne strukturen, så jeg kan slippe afsted med mindre, men beton med højere styrke, " hun sagde.

En nylig undersøgelse af Miller og kolleger offentliggjort i Naturmaterialer beskriver, hvordan feltet bæredygtig forskning udvikler sig; små ændringer med let implementerbare metoder kan dramatisk reducere verdensomspændende drivhusgasemissioner fra betonproduktion med omkring 20 procent, argumenterer hun. Miller har også undersøgt mindre almindeligt betragtede miljøpåvirkninger ved produktion af beton, såsom vandbehov, og har vist, at produktionen af ​​dette ene materiale resulterer i omkring 20 procent af det globale industrielle vandforbrug.

Der er en bred vifte af alternative materialer, der kan bruges til at lave cement med mindre energi, eller at udskifte cement i beton. Miller ønsker at vide, hvordan disse alternativer påvirker de strukturelle og termiske egenskaber af beton og cement. Hvordan sammenlignes de med konventionelle materialer? Hvor længe vil de vare, og hvad sker der, når de bryder sammen? Hvilke råvarer er nødvendige for at producere dem, og hvilken indvirkning har den produktion på miljøet?

For nogle applikationer, det kan være muligt at bruge mindre af et alternativt materiale og stadig reducere miljøpåvirkninger ved at forbedre den overordnede styrke og holdbarhed af en struktur.

"Levetid kan reducere efterspørgslen efter materialer forbundet med udskiftning og vedligeholdelse, "Sagde Miller.

Uden at slække på den globale efterspørgsel efter beton, der er masser af muligheder for at mindske påvirkningen af ​​råvarer, energiforbrug, vandbehov, og kuldioxidemissioner.

"Det er selve kanten af ​​et hav af forskning, "Sagde Miller.