Znajdź zawartość

Wiele starożytnych rzymskich konstrukcji wykonanych jest z betonu, w tym wzniesiony 1900 lat temu Panteon, z największą na świecie niewzmacnianą betonową kopułą. Niektóre z akweduktów są wciąż wykorzystywane. Tymczasem współczesne konstrukcje betonowe rozsypują się po kilku dekadach. Naukowcy od dawna próbują rozszyfrować tajemnice rzymskich inżynierów, badając m.in. falochron, który przetrwał 2000 lat oddziaływania słonej wody. Przez wiele lat sądzono, że rzymski beton jest tak wytrzymały dzięki popiołom wulkanicznym. Okazało się jednak, że posiada on jeszcze jeden – lekceważony dotychczas – składnik. Naukowcy z MIT, Uniwersytetu Harvarda oraz laboratoriów z Włoch i Szwajcarii przyjrzeli się milimetrowej wielkości fragmentom wapienia, które powszechnie są spotykane w rzymskim betonie. Od kiedy tylko zacząłem pracować z rzymskim betonem, te drobinki mnie fascynowały. Nie występują one we współczesnych betonach, dlaczego więc znajdują się w rzymskich?, mówi profesor Admir Masic z MIT. Dotychczas sądzono, że obecność tych ziaren to dowód na niedokładne mieszanie materiału przez Rzymian lub też na dodawanie przez nich słabej jakości materiałów. Takie wyjaśnienia nie są jednak przekonujące. Dlaczego Rzymianie, którzy tak dbali o uzyskanie wysokiej jakości materiału budowlanego i przez wieku udoskonalali jego recepturę, mieliby niedbale wszystko ze sobą mieszać? Naukowcy od dawna sądzą, że gdy Rzymianie dodawali wapno do swojego betonu, najpierw łączyli je z wodą, uzyskując – w procesie gaszenia wapna – konsystencję pasty. Jednak w wyniku takiego procesu nie powstawałyby drobinki. Gdy teraz uczeni szczegółowo zbadali lekceważone dotychczas drobinki zauważyli, że rzeczywiście jest to wapno, ale zostało ono poddane działaniu wysokich temperatur, których można spodziewać się po wykorzystaniu tlenku wapnia zamiast, lub obok, wapna gaszonego. Autorzy najnowszych badań uważają, że to mieszanie na gorąco nadało rzymskiemu betonowi jego wyjątkową wytrzymałość. Takie mieszanie ma dwie zalety. Po pierwsze, gdy cały beton jest podgrzewany do wysokich temperatur, zachodzą procesy chemiczne, które nie mają miejsca, gdy używa się tylko wapna gaszonego, w wysokich temperaturach powstają związki, jakie nie pojawiają się w innych procesach. Po drugie, wysokie temperatury skracają czas wiązania, gdyż wszystkie reakcje ulegają przyspieszeniu, zatem można znacznie szybciej wznosić budowle, wyjaśnia Masic. Podczas mieszania na gorąco, drobinki skał wapiennych zmieniają swoją strukturę tak, że powstaje reaktywne, łatwo rozdzielające się źródło wapnia. Gdy w tak uzyskanym betonie dochodzi z czasem do pęknięć, w które wnika woda, wspomniane drobinki reagują z nią, tworząc nasycony wapnem roztwór. Ten szybko rekrystalizuje lub wchodzi w reakcje z popiołami wulkanicznymi wypełniając pęknięcie i wzmacniając całość. Reakcje takie zachodzą automatycznie i spontanicznie, dzięki czemu pęknięcia w betonie są naprawiane, zanim się rozprzestrzenią. Naukowcy, by sprawdzić swoją hipotezę, stworzyli próbki mieszanych na gorąco betonów według receptury starożytnej i współczesnej. Następnie doprowadzili do ich popękania i przepuścili przez pęknięcia wodę. Po dwóch tygodniach beton, w którym zastosowano mikrodrobinki wapna, samodzielnie się naprawił i woda przestała płynąć przez szczeliny. « powrót do artykułu

Już wkrótce elektrownia węglowa Dry Fork znajdująca się w pobliżu miasteczka Gillette w stanie Wyoming będzie wykorzystywała dwutlenek węgla do produkcji materiałów budowlanych. W marcu w elektrowni rozpoczyna się program pilotażowy, w ramach którego CO2 będzie zmieniane w betonowe bloczki. Eksperyment prowadzony będzie przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA). Przez try miesiące każdego dnia będą oni odzyskiwali 0,5 tony dwutlenku węgla i wytwarzali 10 ton betonu. To pierwszy system tego typu. Chcemy pokazać, że można go skalować, mówi profesor Gaurav Sant, który przewodzi zespołowi badawczemu. Carbon Upcycling UCLA to jeden z 10 zespołów biorących udział a ostatnim etapie zawodów NRG COSIA Carbon XPrize. To ogólnoświatowe zawody, których uczestnicy mają za zadanie opracować przełomową technologię pozwalającą na zamianę emitowanego do atmosfery węgla na użyteczny materiał. W Wyoming są jeszcze cztery inne zespoły, w tym kanadyjski i szkocki. Pozostałych pięć drużyn pracuje w elektrowni gazowej w Kanadzie. Wszyscy rywalizują o główną nagrodę w wysokości 7,5 miliona dolarów. Zawody zostaną rozstrzygnięte we wrześniu. Prace UCLA nad nową technologią rozpoczęto przed około 6laty, gdy naukowcy przyjrzeli się składowi chemicznemu... Wału Hadriana. Ten wybudowany w II wieku naszej ery wał miał bronić Brytanii przed najazdami Piktów. Rzymianie budowali mur mieszając tlenek wapnia z wodą, a następnie pozwalając mieszaninie na absorbowanie CO2 z atmosfery. W ten sposób powstawał wapień. Proces taki trwa jednak wiele lat. Zbyt długo, jak na współczesne standardy. Chcieliśmy wiedzieć, czy reakcje te uda się przyspieszyć, mówi Guarav Sant. Rozwiązaniem problemu okazał się portlandyt, czyli wodorotlenek wapnia. Łączy się go z kruszywem budowlanym i innymi materiałami, uzyskując wstępny materiał budowlany. Następnie całość trafia do reaktora, gdzie wchodzi w kontakt z gazami z komina elektrowni. W ten sposób szybko powstaje cement. Sant porównuje cały proces do pieczenia ciastek. Mamy oto bowiem mokre „ciasto”, które pod wpływem temperatury i CO2 z gazów kominowych zamienia się w użyteczny produkt. Technologia UCLA jest unikatowa na skalę światową, gdyż nie wymaga kosztownego etapu przechwytywania i oczyszczania CO2. To jedyna technologia, która bezpośrednio wykorzystuje gazy z komina. Po testach w Wyoming cała instalacja zostanie rozmontowana i przewieziona do National Carbon Capture Center w Alabamie. To instalacja badawcza Departamentu Energii. Tam zostanie poddana kolejnym trzymiesięcznym testom. Na całym świecie wiele firm i grup naukowych próbuje przechwytywać CO2 i albo go składować, albo zamieniać w użyteczne produkty. Jak wynika z analizy przeprowadzonej przez organizację Carbon180, potencjalna wartość światowego rynku odpadowego dwutlenku węgla wynosi 5,9 biliona dolarów rocznie, w tym 1,3 biliona to produkty takie jak cementy, asfalty i kruszywa budowlane. Zapotrzebowanie na takie materiały ciągle rośnie, a jednocześnie coraz silniejszy akcent jest kładziony na redukcję ilości węgla trafiającego do atmosfery. To zaś tworzy okazję dla przedsiębiorstw, które mogą zacząć zarabiać na przechwyconym dwutlenku węgla. Cement ma szczególnie duży ślad węglowy, gdyż jego produkcja wymaga dużych ilości energii. Każdego roku na świecie produkuje się 4 miliardy ton cementu, a przemysł ten generuje około 8% światowej emisji CO2. Przemysł cementowy jest tym, który szczególnie trudno zdekarbonizować, brak więc obecnie efektywnych rozwiązań pozwalających na zmniejszenie emisji węgla. Technologie wykorzystujące przechwycony CO2 mogą więc wypełnić tę lukę. « powrót do artykułu

Grupa uczniów liceum z Manili znalazła nietypowe rozwiązanie problemu zanieczyszczania ulic stolicy Filipin przez bezdomne psy. Młodzi ludzie zbierają psie odchody i suszą je na słońcu. Później dodają cement i z przygotowanej w ten sposób mieszanki wytwarzają cegły. Mark Acebuche, opiekun naukowy nastolatków, ma nadzieję, że władze albo firmy sfinansują badania, dzięki którym uda się ulepszyć proces produkcyjny. Uczniowie podkreślają, że ich biocegły świetnie nadają się na chodniki czy mury ogrodowe. W każdej z nich wykorzystuje się po 10 g psich odchodów i cementu. Zapach neutralizuje się za pomocą soku pomarańczowego. Generalnie nie jest on intensywny i dodatkowo "ulatnia się" z upływem czasu.   « powrót do artykułu