É o produto mais utilizado no mundo. O cimento é indispensável, mas sua reputação ficou bastante manchada no decorrer do debate climático em curso. Misturado com água, areia e cascalho, resulta em concreto, sobre o qual nosso mundo moderno é construído. Contudo, o material frugal está no centro das atenções principalmente por causa de outra propriedade:a produção de uma tonelada de cimento causa cerca de

700 kg de dióxido de carbono (CO ₂ ) que é emitido na atmosfera. Isso é menor do que no caso de, dizer, produção de aço ou alumínio. Mas é a quantidade absoluta que faz a diferença. Todo ano, produzimos cerca de doze quilômetros cúbicos de concreto em todo o mundo, uma quantidade que poderia encher completamente o Lago Lucerna - a cada ano novamente. E a tendência é crescente.

A parcela das emissões globais de CO2 causadas pela indústria de cimento é atualmente de cerca de 7%. Contudo, é provável que aumente no futuro, como a demanda está crescendo na Ásia e cada vez mais também na África, enquanto a produção na Europa é mais ou menos estável. Portanto, é chegada a hora de buscar um cimento que ofereça moradia e infraestrutura às pessoas, mas ainda leva os aspectos ambientais em consideração e pode ser produzido de acordo com nossas metas climáticas. O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) também exige o desenvolvimento imediato e o uso de novos materiais à base de cimento que sejam mais ecológicos e, ao mesmo tempo, econômicos. Os pesquisadores da Empa estão, portanto, trabalhando em tipos alternativos de cimento e concreto que produzem gases de efeito estufa menos prejudiciais ou podem até mesmo ligar CO. ₂ .

"O cimento é tradicionalmente queimado em um forno rotativo em torno de 1450 graus Celsius, "diz o pesquisador da Empa Frank Winnefeld do laboratório de concreto e asfalto da Empa. Embora os combustíveis fósseis possam ser substituídos por energias alternativas, "com um grau médio de substituição de 50 por cento com as tecnologias de hoje, o potencial de economia já está bastante esgotado, pelo menos na Europa, "diz Winnefeld. No entanto, mais energia poderia ser economizada com o uso de matérias-primas que requerem uma temperatura de queima mais baixa. Um candidato promissor é o cimento CSA feito de sulfoaluminato de cálcio. Requer uma temperatura de queima 200 graus mais baixa e emite cerca de 200 kg a menos de CO2 por tonelada de cimento. Mas a redução das emissões de gases de efeito estufa não se deve apenas à menor temperatura de queima. Uma grande parte da vantagem climática do cimento CSA é devido à menor quantidade de calcário na mistura de matéria-prima.

Grande demanda

O calcário é responsável pela maior parte das emissões de CO2 por meio de uma reação química durante a produção de cimento. Assim, reduzir a proporção de calcário é um aspecto interessante no desenvolvimento do eco-cimento. Além do cimento CSA, os pesquisadores examinam os constituintes substitutos que se acumulam como resíduos em outras indústrias.

Isso inclui a escória dos altos-fornos usada na produção de ferro-gusa e as cinzas volantes que sobram da combustão do carvão. Ambos os produtos podem ser misturados com cimento para ajudar a reduzir as emissões de CO2.

Mas essas matérias-primas secundárias não podem atender à demanda gigantesca da indústria. Pesquisadores da Empa são, Portanto, desbravando novos caminhos e identificando ramos da indústria cujos resíduos ainda são pouco aproveitados. “A recuperação metalúrgica de metais preciosos a partir de resíduos eletrônicos deixa uma escória de alta qualidade que também pode ser misturada ao cimento em pó, "explica Winnefeld. Se o teor de metais pesados ​​da escória estiver em conformidade com os padrões legais, este cimento também poderia ser usado na Suíça. A boa notícia é que o sedimento da "mina urbana" dos restos de nossos telefones celulares e computadores fora de uso continuará a crescer no futuro. De acordo com Winnefeld, também é possível usar resíduos de construção mineral para aditivos de cimento.

O tipo de aditivo no cimento pode até ser alterado de forma que o processo de queima seja completamente eliminado. No chamado cimento ativado por álcali, os componentes, como escória, cinzas ou argila calcinada são animadas para a reação química desejada por soluções alcalinas fortes, como silicatos de sódio. Os produtos desta reação então se combinam para formar um material cuja resistência à compressão corresponde à do queimado, cimento convencional.

Gás climático preso no concreto

A capacidade de ligar CO2 no concreto em vez de liberá-lo também é um recurso engenhoso. A CO ₂ O concreto negativo seria um verdadeiro amigo do clima. Os pesquisadores da Empa estão trabalhando em um cimento à base de magnésio que servirá de base para esse concreto ecológico. Recursos para a matéria-prima estão disponíveis em regiões onde a olivina contendo magnésio é encontrada no solo. O mineral é encontrado principalmente nas profundezas do manto terrestre. Contudo, se for transportado para a superfície por atividade vulcânica, por exemplo na Escandinávia, pode ser degradado. Na produção de cimento a partir de olivina, O CO2 é então adicionado ao silicato de magnésio bruto. E uma vez que apenas parte do material é queimado em uma etapa de processamento subsequente, no geral, menos CO2 é produzido do que o anteriormente consumido. E embora o produto já tenha um nome atraente ("MOMS", Óxido de magnésio derivado de silicatos), suas propriedades ainda são amplamente inexploradas.

Diversidade crescente

Para garantir que tais abordagens não acabem como produtos de nicho, mas pode ser produzido industrialmente e de maneira econômica, análises meticulosas devem mostrar que o ecocimento atende aos mesmos requisitos dos produtos convencionais. Muitos tipos alternativos de cimento atualmente carecem de receitas simples para adicionar novos constituintes ou modificar processos de fabricação sem comprometer as propriedades cobiçadas do cimento tradicional. Enquanto o desempenho pelo menos equivalente do eco-cimento não puder ser demonstrado sem dúvida, o clássico cimento Portland, um material de construção de baixo custo e bem caracterizado, continuará a ser o material de escolha dos engenheiros civis.

Os pesquisadores de cimento da Empa estão atualmente analisando as taxas de mistura de produtos químicos e os critérios de conformidade, como a resistência e durabilidade de novos tipos de cimento, pavimentando o caminho para aprovações que atendem aos padrões. Isso inclui investigações em pequena e gigantesca escala. Além de investigações químicas, análises microscópicas e modelagem termodinâmica, com o qual as reações dentro do cimento são investigadas, a capacidade de carga de grandes componentes feitos de diferentes tipos de cimento também é comparada. “Os processos industriais terão que ser otimizados, como eles ainda são muito caros em muitos casos, "diz Winnefeld. É claro, Contudo, que tipos alternativos de cimento podem ser usados ​​para produzir concreto com uma durabilidade comparável ou ainda melhor.

Em todo o caso, um desenvolvimento já está surgindo:a variedade de produtos de cimento e concreto aumentará no futuro. Para produtores de material de construção, essa diversidade leva a requisitos maiores. Além disso, Winnefeld tem certeza de que o uso de matérias-primas secundárias tornaria as soluções locais mais atraentes se não houvesse rotas de transporte, por exemplo, porque resíduos industriais adequados são produzidos perto de uma fábrica de cimento.

A produção de concreto é responsável por cerca de 6% das emissões humanas de CO2 em todo o mundo, na Suíça, até 9%. No setor faça você mesmo, o concreto é misturado usando regras práticas simples. Por exemplo, 300 kg de cimento, 180 litros de água e 1890 kg de agregado produzem um metro cúbico de concreto. A emissão de CO2 do concreto vem em grande parte do conteúdo de cimento:o cimento deve ser queimado a 1450 graus, em que o CO ligado ao mineral ₂ dissolve-se do calcário. No mundo todo, 2,8 bilhões de toneladas de cimento são produzidas anualmente.