Beton je prisutan gotovo svuda - u temeljima kuća, mostovima, trotoarima i zgradama. Po obimu upotrebe zauzima drugo mesto na planeti, odmah iza vode. Ipak, način na koji se danas proizvodi njegov ključni sastojak - cement - predstavlja ozbiljan klimatski problem.
.jpg)
Ilustracija (Foto: Pixabay)
Portland cement, osnovni vezivni materijal u betonu, učestvuje sa oko 8% u globalnim emisijama gasova sa efektom staklene bašte. Razlog leži u samom procesu proizvodnje.
Materijali slični cementu korišćeni su još u vreme egipatskih piramida i u građevinama Rimskog carstva, a savremeni Portland cement patentirao je 1824. godine britanski zidar Joseph Aspdin.
Oglas
Današnja proizvodnja započinje drobljenjem krečnjaka i gline, koji se potom zagrevaju u pećima na oko 1.450 stepeni Celzijusa. Time nastaje klinker - tvrda masa koja se potom melje sa gipsom u fini prah.
Oko 40% emisija ugljen-dioksida dolazi od sagorevanja fosilnih goriva potrebnih za postizanje visokih temperatura u peći, dok ostatak potiče iz hemijske reakcije kojom se krečnjak pretvara u kreč, pri čemu se oslobađa CO2. Ukupno se po toni proizvedenog cementa emituje između pola tone i jedne tone gasova sa efektom staklene bašte.
S obzirom na rast broja stanovnika i potrebu za novom infrastrukturom, potražnja za cementom je u stalnom porastu, što dodatno pojačava pritisak na pronalaženje održivijih rešenja.
Tehnološki pravci za smanjenje emisija
Jedan od pristupa podrazumeva delimičnu zamenu klinkera dodatnim materijalima poput gline, letećeg pepela ili šljake iz industrijskih procesa. Takođe, u smešu se mogu uključiti piljevina ili reciklirana plastika kako bi se smanjila ukupna količina cementa.
Ipak, dugoročno rešenje vidi se u potpunoj zameni tradicionalnog cementa alternativnim vezivima - pre svega geopolimerima.
Geopolimeri nastaju procesom geopolimerizacije - mešanjem materijala bogatih silicijumom i aluminijumom sa hemijskim aktivatorom. Za razliku od klinkera, ovaj proces se može odvijati na sobnoj temperaturi, čime se izbegava energetski intenzivno zagrevanje.
Ključna razlika u sastavu je to što je Portland cement zasnovan pretežno na kalcijumu, dok geopolimeri imaju strukturu baziranu na silicijumu i aluminijumu.
Istraživanja pokazuju da geopolimeri mogu postići čvrstoću jednaku ili veću od tradicionalnog cementa, uz otpornost na cikluse smrzavanja i odmrzavanja, visoke temperature i požar. Pritom se emituje znatno manje gasova sa efektom staklene bašte.
Sirovinska baza je raznolika - od prirodne gline, letećeg pepela i šljake iz visokih peći, do pepela od pirinčane ljuske, otpada iz rudarske industrije i recikliranog građevinskog materijala. Tehnologija se može prilagoditi dostupnim lokalnim resursima.
Uloga dodataka: Primer plute
Istraživački tim sa Univerziteta u Aveiru, u Portugalu, ispitivao je uticaj otpada od industrije plute, nastalog pri proizvodnji čepova za boce, na svojstva geopolimera na bazi gline. Rezultati su pokazali da male količine ovog materijala mogu povećati čvrstoću i do dva puta, jer čestice plute popunjavaju pore u strukturi i čine je kompaktnijom.
Sličan efekat postiže se dodavanjem vlakana biljke agava, reciklirane plastike ili čeličnih vlakana. Ovi dodaci ne učestvuju u hemijskoj reakciji, ali poboljšavaju mehaničke osobine materijala.
Struktura geopolimera može se projektovati i za specifične namene - na primer za vezivanje toksičnih metala iz otpadnih voda ili skladištenje radioaktivnog otpada. Ugradnja prirodnih adsorbenata poput zeolita dodatno proširuje primenu.
Primer iz prakse: Brisbane West Wellcamp
Jedan od prvih velikih projekata realizovanih savremenim geopolimer betonom bio je aerodrom Brisbane West Wellcamp u Australiji. Izgrađen 2014. godine, projekat je obuhvatio oko 70.000 tona geopolimer betona, čime su emisije ugljen-dioksida smanjene i do 80% u odnosu na klasičnu tehnologiju.
Tržišni potencijal i izazovi
Vrednost globalnog tržišta geopolimera procenjuje se na 7 do 10 milijardi dolara, uz najbrži rast u azijsko-pacifičkom regionu. Projekcije ukazuju da bi tržište moglo rasti po stopi od 10 do 20% godišnje i dostići oko 62 milijarde dolara do 2033. godine.
Dodatni podsticaj očekuje se od strožih regulativa o emisijama i sistema sertifikacije zelene gradnje.
Ipak, postoje i ograničenja. Sastav industrijskog otpada varira, što otežava standardizaciju procesa i precizno određivanje proporcija mešanja. Proizvodnja hemijskih aktivatora može povećati troškove i delimično umanjiti ekološku korist. Dugoročni podaci o trajnosti tek se prikupljaju, a vreme vezivanja može biti duže nego kod klasičnog cementa.
Razvoj jeftinijih i prirodnih aktivatora, poput onih dobijenih iz poljoprivrednog otpada, kao i jasne smernice za mešanje na ambalaži sirovina, mogli bi ubrzati širu primenu.
Perspektiva
Iako tehnologija geopolimera još uvek prolazi kroz fazu optimizacije, njen potencijal za značajno smanjenje emisija u građevinskom sektoru je izuzetno veliki. U kontekstu globalne borbe protiv klimatskih promena, alternativna veziva poput geopolimera predstavljaju jednu od najperspektivnijih inovacija u savremenom građevinarstvu.
