Oulun yliopiston tutkijat ovat löytäneet todisteita uuden magnesiumsilikaattisideaineen muodostumisesta.
Uuden sementtimäisen sideaineen kemiallinen koostumus eroaa tavallisesta kalsiumpohjaisesta sementistä.
Aineen avulla voi olla mahdollista tuottaa sementtiä ilman raaka-aineista johtuvia hiilidioksidipäästöjä.
Sideainelöytö vie näin hiilineutraalin sementin tutkimusta merkittävästi eteenpäin.
Cement and Concrete Research -lehden julkaisemaa tutkimusta rahoittivat EU:n tutkimus- ja innovaatio-ohjelma Horisontti 2020 ja Suomen Akatemia.
Tutkimukseen osallistuu myös Sheffieldin yliopisto.
Teollisuuden sivuvirrat hyötykäyttöön
Tutkimus tehtiin Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan yksikössä osana Harisankar Sreenivasanin väitöstyötä.
Sreenivasanin väitöskirjan päävastuullisena ohjaajana toimii apulaisprofessori Päivö Kinnunen.
Rakenteeltaan amorfisen magnesiumsilikaattifaasin (AMS) muodostuminen vahvistettiin edistyneillä karakterisointitekniikoilla.
Niitä olivat muun muassa pyyhkäisyelektronimikroskopia (SEM) ja NMR-spektroskopia.
SEM (a) ja Si MAS NMR (b) vahvistavat amorfisen magnesiumsilikaatti- (AMS) faasin läsnäolon.
Sideainefaasin olemassaoloa on spekuloitu tieteellisessä kirjallisuudessa, mutta sen olemassaoloa ja ominaisuuksia ei ole aiemmin suoraan havaittu.
Faasin pääkomponentit ovat magnesium ja pii, joilla on merkittäviä etuja verrattuna nykyisiin kalsiumpohjaisiin sementteihin.
Suomessa on valtavia määriä magnesiumia ja piitä sisältäviä teollisia sivuvirtoja, jotka eivät ole karbonaattipohjaisia.
Jos sivuvirtoja voitaisiin hyödyntää sementintuotantoon, vältettäisiin sekä raaka-aineiden aiheuttamat hiilipäästöt että saataisiin hyötykäyttöön muutoin hukkaan menevä teollisuusjäte.
Sementtiä käytetään betonin sideaineena.
Tutkittavana vielä monta asiaa
Oululaiset muistuttavat, että kyseessä on vasta tutkimuksen ensimmäinen askel.
Vielä on selvitettävä esimerkiksi se, kuinka magnesiumsilikaattifaasi vaikuttaa betonin toivottuihin ominaisuuksiin.
Faasi havaittiin osana monimutkaista materiaalia, ja koska tutkimus sen osalta on vasta alussa, ei ole vielä varmaa, onko siitä hyötyä käytännön sovelluksissa.
Betonin kannalta erittäin tärkeitä ominaisuuksia ovat muun muassa lujuuden kehitys, kemiallinen kestävyys, kutistuminen ja pitkäaikaiskestävyys.
Vähäpäästöisemmän sementin kehityksellä kiire
Nykyinen kalsiumpohjainen sementtiteollisuus tuottaa jopa kahdeksan prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä. Niistä puolet on raaka-aineisiin liittyviä päästöjä, joiden suitsiminen on vaikeaa.
Parin seuraavan vuosikymmenen aikana sementin kulutuksen odotetaan kasvavan huomattavasti. Yksi syy on sen suuri kysyntä kehittyvissä maissa.
Sementinvalmistukseen liittyvien hiilipäästöjen vähentäminen on siis entistä kiireellisempää.
Kuva sementtitehtaasta Scanstockphoto.
