تولید سیمان مورد استفاده در بتن منبع اصلی انتشار گازهای گلخانه ای است، به همین دلیل است که برخی از افراد سعی کرده اند آن را با خاکستر بادی جایگزین کنند. یک تکنیک جدید باعث می ‌شود که خاکستر به خودی خود سازگارتر با محیط زیست باشد و در نتیجه بتن سبزتر و قوی‌تر می‌ شود.

به گزارش سیناپرس، هنگام تولید سیمان پرکاربرد سبک، کلسیم و سایر مواد باید تا دمای بسیار بالا گرم شوند. تخمین زده شده است که فرآیندهایی که توسط آن گرما تولید می شود مسئول ۵ تا ۸ درصد کل انتشار دی اکسید کربن ساخته شده توسط انسان است.

با در نظر گرفتن این مشکل، دانشمندان سعی کرده اند خاکستر بادی را جایگزین برخی از سیمان مورد استفاده در مخلوط های بتن کنند. خاکستر بادی یک محصول زائد به جا مانده از سوزاندن زغال سنگ است و در حالی که کیفیتی مشابه سیمان دارد، حاوی فلزات سنگین سمی نیز می باشد. اگر بتن حاوی خاکستر در جاده ها یا پیاده روها استفاده شود، این امکان وجود دارد که آن فلزات سنگین به تدریج از آن خارج و وارد محیط اطراف شوند.

دانشمندان دانشگاه رایس در تگزاس به دنبال رفع این نقص، فرآیندی را توسعه دادند که با مخلوط شدن خاکستر بادی با پودر کربن سیاه رسانای الکتریکی به وجود می آید. به گزارش سیناپرس، با استفاده از روشی به نام گرمایش فلاش ژول، آن مخلوط سپس بین دو الکترود مس یا گرافیت متصل به خازن قرار می گیرد که یک پالس الکتریکی کوتاه را به ماده می رسانند. اعمال این جریان باعث می شود که مخلوط به سرعت در دمای حدود ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد گرم شده و باعث تبخیر فلزات سنگین به بخار شود که در یک محفظه خلاء جذب می شود.

بینگ دنگ (Bing Deng) سرپرست این مطالعه گفت: با استفاده از این روش، می ‌توانیم فلزات سنگین را از خاکستر زغال سنگ با کارایی بسیار بالا حذف کنیم. برای فلزات سنگین مختلف مانند آرسنیک، کادمیوم، کبالت، نیکل و سرب، راندمان حذف تنها در یک ثانیه به ۷۰ تا ۹۰ درصد می رسد.

به عنوان یک مزیت اضافی، بتن ساخته شده با خاکستر خالص نیز قوی تر از بتن ساخته شده با سیمان خالص است. به طور خاص، زمانی که دانشمندان ۳۰ درصد از سیمان را در مخلوط بتن با خاکستر جایگزین کردند، بتن حاصل ۵۱ درصد قوی تر و ۲۸ درصد کشسان تر از نمونه های فعلی بود.

به گزارش سیناپرس، وی منگ (Wei Meng) یکی دیگر از پژوهشگران تیم تحقیق می ‌گوید: این یافته ها برای مهندسی سازه و صنعت ساخت‌وساز بسیار معنادار است، زیرا سازه ‌های قوی‌تر را می ‌توان با سیمان کمتر ساخت.

شرح کامل این مطالعات جذاب و نتایج حاصل از آن اخیراً در مجله تخصصی Communications Engineering منتشر شده است.

مترجم: ندا اظهری