الأسمنت الأخضر المستخدم في البناء

ما هو الأسمنت الأخضر المستخدم في البناء؟

الأسمنت الأخضر هو منتج صديق للبيئة يقلل من انبعاثات الكربون الناتجة عن إنتاج الأسمنت. حيث تم إجراء العديد من المحاولات لإنتاج الأسمنت الأخضر وتم إنتاج العديد من أنواع الأسمنت الأخضر. كما يعتمد معظمها على التطورات التكنولوجية التي تشمل طرق إنتاج موفرة للطاقة ومنخفضة الكربون، وتركيبات أسمنتية جديدة.

بالإضافة إلى، وجيوبوليمرات وأسمنت سالب الكربون ومنتجات خرسانية جديدة. حيث يقلل إنتاج الأسمنت الأخضر من تناول الأسمنت، وتشمل مواده الخام الرئيسية النفايات الصناعية المهملة مثل خبث الأفران العالية والرماد المتطاير. وبعض الأمثلة على الأسمنت الأخضر هو أسمنت إيكوماكس (Ekkomaxx).

بالإضافة إلى، أسمنت أوكسي كلوريد المغنيسيوم وَالأسمنت الجيوبوليمر والأسمنت الحديدي وأسمنت سلفو ألومينات الكالسيوم والأسمنت الكربوني المحبوس. حيث تم تسويق بعض هذه المنتجات واستخدامها في مشاريع مختلفة في حين لم يتم استخدام عدد من هذه الأسمنت على نطاق واسع في مشاريع البناء ولكن لديها إمكانات كبيرة لاستخدامها.

أنواع الأسمنت الأخضر المستخدم في البناء:

1. أسمنت إيكوماكس:

هو نوع من الأسمنت الأخضر الذي تنتجه شركة سيراتيك (Ceratech) في الولايات المتحدة ويتكون من 95% رماد متطاير و 5% إضافات سائلة متجددة. وبناءً على معايير مثل مجلس الكود الدولي ومجلس المباني الخضراء بالولايات المتحدة، فإنّ هذا الأسمنت، الذي تصنعه شركة سيراتيك، له بصمة كربونية صفرية تقريبًا.

لم يقتصر الأمر على خفض عملية إنتاج الأسمنت من استخدام المواد الخام بنسبة 95%، بل انخفضت أيضًا متطلبات المياه بمقدار النصف. حيث أن الخصائص الرئيسية للأسمنت هي القوة المبكرة العالية والمرونة ومقاومة التشقق ونفاذية الكلوريد المنخفضة ومقاومة هجوم الكبريتات والمتانة ومقاومة التآكل التي تزيد عن ثلاثة أضعاف من الأسمنت التقليدي ومقاومة التجميد والذوبان أكبر من مقاومة التجمد والذوبان.

2. أسمنت أوكسي كلوريد المغنيسيوم:

أسمنت أوكسي كلوريد المغنيسيوم (MOC) هو أسمنت صديق للبيئة ومحايد للكربون ويتم إنتاجه من مادتين رئيسيتين هما: مسحوق أكسيد المغنيسيوم (MgO) ومحلول مركز من كلوريد المغنيسيوم (MgCl2). حيث أن هذه منتجات ثانوية من تعدين المغنيسيوم.

يتمتع أسمنت أوكسي كلوريد المغنيسيوم بقوة ضغط كبيرة ويتم ضبطه بسرعة ويمتص أكسيد المغنيسيوم ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، لكن الماء يمكن أن يقلل من قوته إلى حد كبير. ومع ذلك، يمكن معالجة هذا الضعف في أسمنت أوكسي كلوريد المغنيسيوم إلى حد معين عن طريق إدخال 15% من الرماد المتطاير ونفس الكمية من دخان السيليكا.

تملأ هذه الإضافات هيكل المسام في أسمنت أوكسي كلوريد المغنيسيوم ممّا يجعل الخرسانة أكثر كثافة. وبالتالي، تم تحسين كل من قوة ومتانة الخرسانة بشكل كبير. علاوة على ذلك، يلزم إضافة حامض الفوسفوريك والفوسفات القابل للذوبان لتحسين مقاومة هذا النوع من الأسمنت الأخضر ضد الماء الدافئ.

أخيرًا، يؤدي أسمنت أوكسي كلوريد المغنيسيوم إلى تآكل الفولاذ، وبالتالي لا يمكن استخدام هذا النوع من الأسمنت لبناء هيكل خرساني مقوى ما لم يتم معالجة هذه المشكلة.

3. أسمنت جيوبوليمر:

يتم إنتاج الجيوبوليمر، المعروف أيضًا باسم الأسمنت المنشط القلوي، من الألومينوسليكات بدلاً من أكسيد الكالسيوم الأكثر ضررًا بالبيئة. حيث يتم الحصول على سيليكات الألمنيوم من المنتجات الثانوية الصناعية مثل الرماد المتطاير. كما يعتبر الأسمنت الجيوبوليمر منافسًا للأسمنت البورتلاندي العادي من حيث الأداء والتكلفة، وينبعث منه 95% أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالأسمنت البورتلاندي العادي.

3. الأسمنت الحديدي:

يتم تصنيع الأسمنت الحديدي عن طريق خلط السيليكا والحديد وهما نفايات من منتجات صناعة الصلب والزجاج. كما يتم بعد ذلك معالجة خليط المواد هذا باستخدام ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي، من المحتمل أن يصبح مادة سالبة للكربون. حيث اخترع العلماء في جامعة أريزونا الخرسانة الحديدية.

4. أسمنت سلفو ألومينات الكالسيوم:

يتم إنتاج أسمنت سلفو ألومينات الكالسيوم من فرن يتطلب درجة حرارة 1232.2 درجة مئوية (2250 فهرنهايت) بدلاً من 1426.6 (2500 فهرنهايت) من الأسمنت التقليدي. ونتيجة لذلك، سيتم إطلاق كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. حيث يتماسك أسمنت سلفو ألومينات الكالسيوم بسرعة، اكتساب قوة تصل إلى 28 يومًا للخرسانة التقليدية خلال 24 ساعة.

هذا هو السبب في استخدامه في المشاريع التي يكون فيها التركيب السريع للخرسانة أمرًا بالغ الأهمية مثل أسطح الجسور ومدارج المطارات. حيث يمكن استخدام أسمنت سلفو ألومينات الكالسيوم كأسمنت معوض للانكماش عند إضافة كمية أكبر من الجبس.

يمكن لهذا النوع من الأسمنت أن يحقق وفورات في الطاقة تصل إلى 25% ويوفر فوائد بيئية من خلال تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 20% بالمقارنة مع الأسمنت البورتلاندي.

5. الأسمنت الكربوني المحجوز:

أنتجت شركة كاليرا كورب (Calera Corp) في كاليفورنيا الأسمنت من مياه البحر أو محلول ملحي ممزوج بثاني أكسيد الكربون والذي يمكن استخدامه كبديل للأسمنت البورتلاندي. حيث أنه في عملية إنتاج الأسمنت هذه، يتم ترشيح الغازات الغنية بثاني أكسيد الكربون من خلال مياه البحر.

يتم تجريد الكالسيوم والمغنيسيوم من مياه البحر ويتفاعلان مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج أسمنت عالي الجودة وهو أبيض ومنفذ للهواء وأقوى من الأسمنت العادي.

6. إنتاج الأسمنت باستخدام بخار شديد السخونة:

يمكن استخدام عملية البخار المحمص لتغيير جزيئات الأسمنت لِجعلها أكثر تفاعلًا. وفي هذه العملية، يمكن التقاط ثاني أكسيد الكربون المنبعث بعد فصله.

7. الأسمنت المنتج بتكثيف المرحلة السائلة المائية الحرارية التفاعلية:

يتم إنتاج هذا النوع من الأسمنت باستخدام نفس المواد الخام مثل الأسمنت البورتلاندي العادي، ولكن عند درجات حرارة منخفضة ومن خلال تفاعل كيميائي مختلف ينتج عنه كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بعملية إنتاج الأسمنت البورتلاندي التقليدية.

يتم خلط هذا الأسمنت مع الماء وثاني أكسيد الكربون وَيتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج كربونات الكالسيوم والسيليكا التي تتصلب في النهاية لصنع الخرسانة. حيث يتم إنتاج هذا النوع من الأسمنت الأخضر بواسطة شركة سوليديا تكنولوجي (SolidiaTechnology) ومقرها الولايات المتحدة، ولديها شراكة مع لافارج (Lafarge) لتسويق تكنولوجيا إنتاج الأسمنت.

مزايا الأسمنت الأخضر المستخدم في البناء:

• يخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لأنه لا يتطلب قدرًا كبيرًا من الحرارة أثناء إنتاجه، ويطلق ما يصل إلى 80% أقل من ثاني أكسيد الكربون.

• تستخدم النفايات الصناعية مثل الرماد المتطاير ودخان السيليكا والفرن الأخير الذي قد يتطلب عدة أفدنة من الأرض للتخلص منها. ونتيجة لذلك، فهي تحمي الأرض من أن تصبح أرضًا للنفايات ومن أن يتم تدميرها في نهاية المطاف.

• يتطلب طاقة أقل نظرًا لوجود المنتجات الثانوية الصناعية في الأسمنت الأخضر، يتم تقليل الطاقة اللازمة في الإنتاج بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتحمل تقلبات درجات الحرارة وبالتالي يقلل من التكاليف المتعلقة بالتدفئة والتبريد.