Как материал, широко используемый во всем мире, цемент оказывает огромное влияние на окружающую среду и составляет около 8 процентов выбросов CO2, но ученые надеются решить эту проблему, внося изменения в рецепт. Исследовательская группа предложила альтернативу, которая использует отходы горнодобывающей промышленности, чтобы сократить выбросы углерода во время производства, при этом соблюдая эксплуатационные требования традиционного портландцемента.

Новый низкоуглеродистый цемент был разработан исследователями из немецкого университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) и бразильского университета Пара, которые сосредоточили внимание на известняке, ключевом ингредиенте при производстве традиционного портландцемента. Этот материал сначала необходимо извлечь из Земли, измельчить и запечь при высоких температурах, что само по себе является энергоемким процессом.

Но когда известняк обрабатывается и превращается в небольшие комки, называемые клинкером, которые действуют как прекурсор для измельчения цементного порошка, он высвобождает накопленный углерод. В противном случае этот углерод оставался бы в земле, но по мере того, как все больше и больше известняка выкапывается и обжигается для производства цемента, он вместо этого в значительных количествах попадает в атмосферу.

«Портландцемент традиционно производится с использованием различного сырья, включая известняк, который обжигают для образования так называемого клинкера», - объясняет профессор Герберт Пёлльманн из Института геонаук и географии MLU. «В процессе карбонат кальция превращается в оксид кальция, выделяя большое количество диоксида углерода».

Это ставит известняк на передний план по ограничению углеродного следа цемента, и мы видели некоторые интересные потенциальные заменители, например, идею использования вулканической породы. Авторы нового исследования изучали потенциал сырья, называемого бокситом, которое имеет желаемые свойства для производства цемента, но также является наиболее распространенной рудой алюминия, а это означает, что он уже пользуется большим спросом и имеет ограниченную доступность.

Это привело к обнаружению бокситовой вскрыши - материала, который находится над бокситами и который необходимо поднимать в любом случае во время горных работ, - называемой глиной Белтерра.

«Этот слой глины может иметь толщину до 30 м и покрывает месторождения бокситов в тропических регионах Земли, например, в бассейне Амазонки», - объясняет Пёлльманн. «Он содержит достаточно минералов с содержанием алюминия, чтобы обеспечить хорошее качество цемента. Он также доступен в больших количествах и может обрабатываться без дополнительной обработки».