فرمول جادویی برای سازه‌های جدید

سیمان یکی از ستون‌های اصلی صنعت ساختمان‌سازی درگوشه و کنار دنیا به شمار می‌آید. این محصول صنعتی از آنچنان اهمیتی برخوردار است که در بازارهای جهانی سهم قابل توجهی از مبادلات تجاری را به خود اختصاص داده است، اما همین اهمیت استراتژیک موجب شده تا کشورهایی که ظرفیت قابل توجهی در تولید آن دارند، به تولید گسترده و البته مملو از خطرات زیست‌محیطی این محصول پایه‌ای روی آورند. به عنوان مثال سیمان پرتلند که نسخه شناخته شده این محصول صنعتی به شمار می‌آید، مملو از ترکیبات کربنی است که برای محیط زیست تبعات منفی زیادی به همراه دارد. در دهه‌های گذشته تولید انبوه سیمان با تولید انبوهی از آلاینده‌های زیست محیطی همراه بوده است تا آنجا که حامیان محیط زیست رایط فعلی را بسیار خطرناک عنوان می‌کنند. این هشدارها موجب شده تا در سال‌های گذشته فناوری‌های نوین و بخصوص ناوری سبز وارد این عرصه صنعتی شود و پروژه‌هایی با عنوان تولید سیمان سبز آغاز شود. به تازگی گروهی از محققان دانشگاه MIT فرمول جدیدی برای تولید سیمان ارائه کرده‌اند که یش‌بینی می‌شود به زودی به عنوان فرمول نهایی تولید این محصولات در بسیاری از کارخانجات سراسر جهان به کار گرفته شود. این محصول فناورانه که از آن به عنوان سیمان سبز یاد می‌شود ازجمله تازه‌ترین مظاهر به‌کارگیری فناوری‌های نوین در صنایع ساختمان‌سازی به شمار می‌آید.



تولید سیمان یکی از پیچیده‌ترین و سخت‌ترین فرآیندها در تولید محصولات مورد نیاز برای ساختمان‌سازی به شمار می‌آید. در این فرآیند سیمانی تولید می‌شود که هدف اصلی به‌کارگیری آن در صنعت بتن‌سازی است. برای تولید سیمان آهک کوبیده و نرم شده به همراه خاک رس و شن در دمای قابل توجه 1450 درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شوند، اما برای تامین چنین دمایی راهی نیست جز این که از سوخت‌هایی نظیر ذغال‌سنگ یا گاز طبیعی استفاده شود. این فرآیند منجر به تولید حجم قابل توجهی گاز گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن می‌شود. مطالعات زیادی درخصوص نسبت گاز دی‌اکسیدکربن آزاد شده به ازای میزان مشخصی از سیمان تولید شده انجام شده است که نشان می‌دهند تولید یک تن سیمانی که از آن به عنوان سیمان پرتلند یاد می‌شود با آزادسازی 650 تا 920 کیلوگرم گاز دی‌اکسیدکربن همراه است. این یک نسبت نگران‌کننده است که از سالیان گذشته حامیان محیط زیست را بر آن داشته تا هشدارهای لازم درخصوص آینده زمین را ارائه کنند. براساس همین مطالعات در سال 2009 حدود 8/2 میلیارد تن سیمان در سراسر جهان تولید شده است که نتیجه‌ای جز سهم 5 درصدی در تولید جهانی گاز
گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن نداشته است.

نیکولاس ولاساپولوس، از دانشمندان شناخته‌شده‌ای است که در تلاش است نوعی سیمان جدید تولید کند که در آن خبری از
تولید این همه آلاینده زیست‌محیطی نباشد. وی برای این منظور استراتژی جالب توجهی را به کار گرفته است که در آن سیمان تولید شده از قابلیت جالب توجهی درخصوص جذب
مقادیر بالایی از دی‌اکسیدکربن هوا برخوردار باشد. وی معتقد است: درخصوص فرآیند تولید سیمان محدودیت‌های زیادی وجود دارد که به خاطر آنها حداقل فعلا نمی‌توانیم تغییرات زیادی در فرآیند تولید سیمان ایجاد کنیم، اما با تکیه بر فناوری‌های نوین این امکان وجود دارد که محصولی تولید کنیم که حجم قابل توجهی از همان گاز مخربی که در حین تولید شدن آزاد شده است را جذب کند.



وی محاسبات مختلفی در این زمینه انجام داده است که نشان می‌دهند سیمان جدید می‌تواند به ازای هر تن تولید محصول تا 100 کیلوگرم گاز گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن را در خود به دام اندازد. این محقق پیش از این و زمانی که در کالج سلطنتی لندن مشغول به تحصیل بوده فرمول جادویی تولید چنین سیمانی را کشف کرده بود. او می‌گوید: در محیط‌های آزمایشگاهی تولید سیمان به وسیله ترکیب اکسیدهای منیزیم و سیمان پرتلند را مورد بررسی قرار می‌دادم.



با این حال به طور اتفاقی متوجه اتفاق جالب‌توجهی شد. ولاساپولوس متوجه شد زمانی که آب را به ترکیبات منیزیم اضافه می‌کند
و در حالی که هیچ ترکیب سیمان پرتلندی نیز در میان نیست نیز می‌توان سیمان بسیار محکمی تولید کرد که در فرآیند تولید آن به ترکیبات آهکی مملو از کربن نیست، اما بخش قابل‌توجهی این فرمول جادویی تازه آغاز می‌شود.



ولاساپولوس در ادامه متوجه شد همزمان با سفت شدن ترکیب جدید، دی‌اکسید کربن موجود در هوا با منیزیم به کار گرفته ده در ترکیب سیمانی واکنش نشان داده و در نتیجه کربنات‌هایی تولید می‌شود که همزمان با به دام افتادن گاز دی‌اکسید کربن سیمان مورد نظر نیز بشدت سفت می‌شود. این محقق که هم اکنون با شرکت تحقیقاتی موسوم به نواسم در حال همکاری است در حال بازبینی مجدد این فرمول جادویی است تا عملکرد مکانیکی محصول جدید از حیث استحکام و مقاوم بودن سیمان شناخته شده پرتلند برابری کند. ولاساپولوس با امیدواری ‌گوید: در صورتی که همه چیز به خوبی پیش رود تا یک سال آینده می‌توان به ارائه فرمول نهایی و بازبینی شده این سیمان جدید امیدوار بود و البته آن زمان است که باید منتظر ایجاد تحولاتی بنیادین در صنایع جهانی تولید سیمان بود.



البته وی درحالی به تلاش‌های تحقیقاتی خود ادامه می‌دهد که شرکت‌های دیگری نیز در گوشه و کنار دنیا به انجام پروژه‌های مشابه برای تولید سیمان و بتن سبز روی آورده‌اند. هدف هایی تمامی محققانی که در این شرکت‌های تحقیقاتی حضور دارند تنها یک چیز است؛ تولید سیمانی سبز که کمتر ردپایی از کربن در آن دیده شود. شرکت تحقیقاتی کارلا در لس‌آنجلس نیز جمله این شرکت‌هاست که با سرمایه‌گذاری کلان 50 میلیون دلاری وارد این عرصه جذاب علمی ـ تجاری شده است. البته استراتژی‌هایی که هریک از این شرکت‌ها در زمینه تولید و به
کارگیری سیمان سبز به کار می‌گیرند متفاوت از یکدیگر است. به عنوان مثال و برخلاف آنچه که ولاساپولوس انجام می‌دهد، محققان شرکت کارلا سیمان‌های سبز جدید خود را با سیمان کرن‌دار پرتلند مخلوط می‌کنند.



نگرانی که در تمامی این پروژه‌ها دیده می‌شود ضریب موفقیت تبدیل شدن این ایده‌ها به خط تولید تجاری است. ولاساپولوس برای این که فناوری جدید خود را به مرحله تولید انبوه و تجاری برساند همه چیز را به سال
2011 موکول کرده است. وی در نظر دارد کار خود را با یکی از شرکت‌های شناخته شده ساختمان‌سازی در انگلیس آغاز کند. او در نظر دارد با همکاری این شرکت و کمک 5/1 میلیون دلاری از جامعه سلطنتی انگلیس و مراکز تحقیقاتی دیگر نخستین کارخانه تولید سیمان سبز خود را در این کشور بنا کند. او می‌گوید: تنها باید چند سال دیگر صبر کرد، زمانی که رکت‌های کوچک و بزرگ ساختمان‌سازی که راهی جز تطبیق خود با فناوری‌های نوین ندارند بتدریج به سراغ این نوع محصولات جدید می‌آیند آنگاه است که تغییر بزرگ در صنعت ساختمان‌سازی دنیا آغاز شده است. این محقق و محققانی همچون وی معتقدند باید بتدریج با سیمان پرتلند مملو از کربن خداحافظی کرد البته آنها به این نکته نیز اعتراف می‌کنند که نمی‌توانند
شرایط را به یکباره تغییر داد.



مهدی پیرگزی

iiiWe.com

Linkback: https://irmeta.com/meta/b1374/t7600/