Czy będziemy budować z betonu bez cementu? Co może zastąpić cement?
W budownictwie nadchodzi rewolucja. Na rynek wprowadzany zostaje beton, który nie zawiera cementu. Nowe spoiwo jest przede wszystkim przyjazne dla środowiska, bo przy jego produkcji nie jest emitowany dwutlenek węgla. Beton został właśnie wylany na budowie w Seattle w USA. Twórcy innowacyjnego spoiwa chcieli w praktyce zaprezentować nowy produkt i pokazać, że można go bezpiecznie stosować na budowie.
Spis treści
- Czy cement jest szkodliwy?
- Jakie cechy ma beton bez cementu?
- Betonu bez cementu wykorzystany po raz pierwszy
- Co może zastąpić cement?
- Jaka będzie przyszłość betonu?
Czy cement jest szkodliwy?
Cement ma bardzo dobre właściwości wiążące, ale jego produkcja wymaga zużycia bardzo dużo energii. Dodatkowo w całym procesie uwalniane są szkodliwe substancje, w tym dwutlenek węgla. Szacuje się, że produkcja 1 tony najbardziej popularnego cementu portlandzkiego oznacza emisję 1 tony dwutlenku węgla do atmosfery. Proces produkcyjny cementu wygląda tak, że wydobywa się surowce mineralne (margiel, glina czy wapień), które są potem wypalane w piecu rozgrzanym do 1450°C. Następnie uzyskany spiek jest mielony. Produkcja cementu przyczynia się aż do 8 proc. globalnie wytwarzanego dwutlenku węgla. Dlatego od wielu lat trwają prace nad tym, by zastąpić cement innym materiałem wiążącym, bardziej przyjaznym dla środowiska.
Już w 2021 Lafarge w Polsce zadeklarował stopniowe odejście od produkcji podstawowych cementów portlandzkich do roku 2025. Od 1 września 2022 zaprzestał produkcji cementu CEM I 42,5 R Special w worku.
Jakie cechy ma beton bez cementu?
Amerykańska firma C-Crete Technologies poinformowała w połowie lipca 2023, że opracowała nowatorski beton, który nie zawiera cementu. Do produkcji zostały użyte materiały dostarczone przez firmę Heidelberg Materials. Nowe spoiwo zawiera naturalne minerały oraz produkty uboczne powstałe podczas procesów przemysłowych.
Beton bez cementu, jak informuje C-Crete, wyróżnia się bardzo dobrą ciekłością, wykazuje także wyższą od standardowej wytrzymałość na obciążenia. Materiał przeszedł również badanie na odporność na skrajne temperatury oraz na wnikanie chlorków i kwasów.
Firma informuje ponadto, że nowe spoiwo spełnia normy przemysłowe, natomiast koszt produktu jest zbliżony do tradycyjnego betonu portlandzkiego.
Betonu bez cementu wykorzystany po raz pierwszy
Beton bez cementu firmy C-Crete Technologies został już po raz pierwszy wylany. Nowy materiał wykorzystano przy adaptacji zabytkowego budynku w Seattle w Stanach Zjednoczonych. Spoiwo zostało wylane na fundamenty i ściany, beton służy tu do wzmocnienia konstrukcji.
Jest to budowa, która ma pokazać w praktyce zalety nowego materiału, amerykańska firma chce w ten sposób zachęcić architektów, firmy budowlane i inwestorów do współpracy.
Co może zastąpić cement?
Naukowcy i firmy start-upowe już od kilku lat pracują nad opracowaniem materiału wiążącego, który by zastąpił cement. Jednym z pomysłów jest zastosowanie odpadku produkcyjnego: popiołu, powstałego podczas spalania węgla.
Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Kownie na Litwie przygotowali beton, w którym zamiast cementu portlandzkiego użyto aktywowane alkaliami odpady przemysłowe: popiół lotny, popiołów dennych z biopaliw i żel krzemionkowego. Po przeprowadzeniu badań okazało się, że nowy materiał ma wytrzymałość na ściskanie 55 MPa, taką samą jak tradycyjny beton.
Według naukowców jako zamiennik cementu teoretycznie można używać dowolnego materiału, który zawiera związki krzemu i glinu. Jako alternatywa wobec cementu może być zastosowany także żużel, który jest produktem uboczny przy produkcji stali. Ten materiał wykorzystała m.in. firma Carbicrete z Montrealu w Kanadzie, pracując nad betonem bez cementu. Firma deklaruje, że w tym wypadku koszty materiałów do produkcji są nawet o 20 proc. niższe, w porównaniu z betonem tradycyjnym.
Także naukowcy z Instytutu Nauk Przemysłowych Uniwersytetu Tokijskiego stworzyli nową metodę produkcji betonu. Chcieli przy tym uniknąć stosowania produktów będących efektem ubocznym spalania, którymi są popiół czy żużel. Dlatego opracowali inną recepturę: bezpośrednio połączyli cząsteczki piasku poprzez prostą reakcję w alkoholu z katalizatorem.
Przykładów rozwiązań, w których beton nie zawiera cementu jest znacznie więcej, natomiast w większości stosowane są materiały uboczne powstałe podczas procesów produkcyjnych w przemyśle.
Jaka będzie przyszłość betonu?
Choć w branży budowlanej innowacje nie są tak łatwo wdrażane, to jednak stopniowo zmiana następuje. W przypadku betonu celem jest ograniczenie stosowania wysokoemisyjnego cementu. Według amerykańskiego MIT Concrete Sustainability Hub (jednostka przy Massachusetts Institute of Technology), część producentów próbuje już wytwarzać beton po prostu używając mniejszej niż standardowo ilości cementu portlandzkiego.
Natomiast obecnie w USA kilkanaście procent betonu wytwarzane jest już z innych materiałów niż cement. Jako zamienniki stosowane są wspomniane wyżej materiały uboczne powstałe w trakcie spalania, czyli żużel i popiół. Według naukowców, w przyszłości udział betonu bez cementu w ogólnej produkcji może się zwiększyć nawet do 80 proc.
