Низкоуглеродные строительные материалы создали в НГУ

Строительные материалы с низким углеродным следом разработали ученые Климатического центра Новосибирского государственного университета. При производстве этих материалов используются крупнотоннажные техногенные отходы горнодобывающей индустрии, строительной отрасли и энергетики, сообщила пресс-служба вуза. 

В этой разработке находит применение минеральное сырье, полученное в результате сноса зданий и сооружений, отвалы с карьеров и шахт по добыче полезных ископаемых, металлургические шлаки, а также золошлаковые отходы от сжигания угля на электростанциях.

 Благодаря применению разработанной в лаборатории Климатического центра технологии, новые бесцементные строительные материалы не только обладают гораздо меньшим углеродным следом, чем традиционный бетон, но и способны поглощать углекислый газ из атмосферы.

«Производство цемента сопряжено с высокими энергозатратами. Особенности технологического процесса предполагают обжиг минерального сырья, в результате которого в атмосферу выбрасывается углекислый газ, что обеспечивает высокий уровень эмиссии парниковых газов. На тонну произведенного цемента приходится примерно 800-900 килограмм CO2, выброшенного в атмосферу. Это ставит цементную промышленность на третье место по величине антропогенных выбросов углекислого газа. Поэтому проблема декарбонизации строительной отрасли актуальна и стоит достаточно остро. Мы на нашем Карбоновом полигоне создаем технологии, направленные на снижение углеродного следа в цементной промышленности, разрабатывая и внедряя альтернативные минеральные вяжущие вещества и „зеленые“ стройматериалы на их основе», — отметил директор Климатического центра НГУ Георгий Лазоренко.

При изготовлении материалов используемое техногенное минеральное сырье подвергают высокоинтенсивному механическому измельчению, разделяя на различные фракции. В некоторых случаях применяют методы предварительной термической обработки в высокотемпературной печи или в камерах СВЧ-нагрева — в зависимости от назначения готовой смеси, которую ученые намерены получить. Затем минеральная сырьевая смесь смешивается с активатором на щелочной или кислотной основе. Как правило, она представляет собой водный раствор, который смешивается с твердой минеральной мелкодисперсной фазой. В результате образуется растворная смесь, твердение которой обеспечивает формирование керамико- или бетоноподобного материала.

По словам ученых, использование при производстве вяжущего вещества техногенного минерального сырья с высоким содержанием катионов кальция и магния, способных реагировать с диоксидом углерода с образованием стабильных карбонатных минералов, обеспечивает связывание CO2 с разработанными материалами.

«Исследования материалов на способность поглощать углекислый газ мы проводим с использованием специальной сконструированной камеры карбонизации, в которую закачивается CO2 под давлением. При контролируемых режимных параметрах — температуре, влажности и давлении мы принудительно карбонизируем материал и изучаем кинетику процесса минеральной карбонизации», — рассказал Георгий Лазоренко.

В настоящее время технология производства бесцементных низкоуглеродных строительных материалов отрабатывают в лабораторных условиях. В лаборатории Климатического центра НГУ ученые оптимизируют рецептуры и технологические режимы производства материалов, а также разрабатывают подходы, направленные на увеличение эффекта поглощения материалами углекислого газа из атмосферного воздуха. Также в лабораторных условиях созданы опытные образцы материалов с использованием различных видов техногенного с различных промышленных объектов страны.

Из разработанных составов можно формировать различные изделия. Уже изготовлены образцы плитки, которую можно использовать в городской инфраструктуре, а также теплозвукоизоляционные материалы, способные конкурировать с изделиями на основе обыкновенных цементов по техническим качествам.