Безотходное производство

Бетон — самый распространённый строительный материал на планете: каждый год в мире используют свыше 25 млрд тонн. Его производство требует огромных объёмов невозобновляемого сырья и даёт около 8 % глобальных выбросов парниковых газов. Поэтому любая технология, которая помогает уменьшить вред от его выпуска, важна.

Учёные из Южной Австралии нашли способ задействовать побочный продукт ещё одного ресурсоёмкого процесса — добычи лития, — чтобы сделать бетон прочнее и долговечнее.

Литий активно используется для производства аккумуляторов — для электроники, беспилотного транспорта и электромобилей. Но его добыча приводит к появлению огромного количества отходов вроде сподуменовой руды.



Так при производстве одной тонны моногидрата гидроксида лития образуется 7–10 тонн побочного продукта — делитиированного β-сподумена (DβS). Его свойства долгое время оставались малоизученными, поэтому материал относили к опасным отходам и утилизировали, что добавляло новые экологические риски к тем, которые и без того сопровождают добычу лития.


В эксперименте учёные заменили часть золы-уноса (отходы от сжигания угля) в составе геополимерного вяжущего - это вид цементирующего материала, который используется вместо обычного портландцемента. Когда они заменили 25 % золы-уноса на DβS и подобрали оптимальное соотношение щелочных растворов, прочность бетона выросла на 34 % по сравнению с обычной смесью на одной золе-уносе. Когда исследователи ещё оптимальнее подобрали состав этих растворов, прочность увеличилась уже на 74 %.

Полученные результаты показывают, что использование DβS позволяет получать бетон прочнее того, что делают на основе одной только золы-уноса. Такие свойства достигаются благодаря более плотной и устойчивой внутренней структуре бетона, формирующейся после 28 дней выдержки.

«Поскольку переработка лития увеличивает объёмы DβS, его повторное применение в строительстве может стать устойчивым решением: оно сократит количество промышленных отходов, снизит риск загрязнения почвы и подземных вод и поддержит идею циклической экономики в горнодобывающей и строительной отраслях», — отметил инженер-строитель д-р Алиакбар Голампур, руководивший исследованием, опубликованным в прошлом месяце в журнале Materials and Structures.

Голампур исследует альтернативные бетонные материалы уже не первый год. В 2022 году он руководил работой, в которой показал, что геополимеры, усиленные натуральными волокнами и отходами песка, могут использоваться в современных бетонных смесях и обеспечивать такую же прочность и долговечность, как и у традиционных материалов.

---

New Atlas
Перевод Марии Седневой
Иллюстрация: «За рубежом», Midjourney