Naukowcy z Flinders University opracowali metodę wykorzystania odpadów z przemysłu litowego do produkcji innowacyjnych materiałów o lepszych właściwościach strukturalnych niż tradycyjne
Naukowcy z Flinders University zrobili ważny krok w kierunku zrównoważonego rozwoju w sektorze budowlanym, wykorzystując delithiated β-spodumene (DβS), odpady górnicze powstałe w procesie rafinacji lit, jako niezbędny składnik do produkcji betonu ekologicznego.
Według badań przeprowadzonych przez australijski uniwersytet, dodanie tego produktu ubocznego do geopolimerów nie tylko poprawia wytrzymałość i trwałość betonu, ale także przyczynia się do zmniejszenia wpływu na środowisko generowanego przez stosowanie tradycyjnych materiałów w przemyśle.
Właściwości i zalety DβS w betonie
Zespół kierowany przez dr Aliakbara Gholampoura z Wydziału Nauk i Inżynierii Flinders University wykazał, że DβS, dzięki swoim właściwościom puzolanicznym, nadaje się do stosowania w spoiwach geopolimerowych.
Przeprowadzając badania nad mikrostrukturalnym zachowaniem materiału i eksperymentując z różnymi proporcjami aktywatorów alkalicznych, specjaliści zidentyfikowali optymalne parametry, które pozwalają zmaksymalizować zarówno zrównoważony charakter, jak i jakość betonu produkowanego z tego odpadu.
Jedną z najważniejszych cech DβS jest jego zdolność do zwiększania zarówno wydajności mechanicznej, jak i długoterminowej odporności betonu. Wyniki te, zebrane i opublikowane przez Flinders University, stanowią namacalną alternatywę dla gospodarowania odpadami przemysłowymi pochodzącymi z górnictwa.
DβS, wcześniej postrzegany jako problemowy odpad ze względu na jego rosnącą akumulację i potencjał zanieczyszczenia gleby i wód gruntowych, obecnie jest postrzegany jako cenny surowiec dla sektora budowlanego, jak pokazują wyniki badań.
Wpływ na środowisko i zastosowania w przemyśle
Wpływ przedstawionej innowacji na środowisko ma znaczenie globalne. Każdego roku produkuje się około 25 miliardów ton tradycyjnego betonu, co oznacza zużycie blisko 30% nieodnawialnych zasobów naturalnych i przyczynia się do około 8% światowej emisji gazów cieplarnianych.
Włączenie DβS jako częściowego zamiennika tradycyjnych materiałów w betonie znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na surowce pierwotne i ilość odpadów przemysłowych trafiających na wysypiska śmieci, a także zmniejsza emisje związane z produkcją cementu.
Dr Gholampour podkreślił korzyści środowiskowe i techniczne tego procesu: „Podejście to nie tylko poprawia właściwości mechaniczne i trwałość betonu geopolimerowego, ale także rozwiązuje rosnący problem środowiskowy, kierując DβS z dala od wysypisk śmieci”, zgodnie z oświadczeniami zebranymi przez Flinders University.
Zastosowania te, wykraczające poza zwykłe ponowne wykorzystanie odpadów, wspierają gospodarkę o obiegu zamkniętym w sektorze górniczym i budowlanym, ponieważ zapobieganie składowaniu i gromadzeniu się odpadów przemysłowych bezpośrednio przyczynia się do uniknięcia zanieczyszczenia środowiska.
Specjalista dodał, że ponowne wykorzystanie DβS „stanowi zrównoważone rozwiązanie, które zmniejszy ilość odpadów przemysłowych, zapobiegnie zanieczyszczeniu gleby i wód gruntowych oraz wesprze praktyki gospodarki o obiegu zamkniętym w sektorach górniczym i budowlanym”.
Wspólne badania i perspektywy na przyszłość
Kontekst badań jest międzynarodowy i multidyscyplinarny. Oprócz grupy z Flinders University, w badaniach uczestniczyli eksperci z Uniwersytetu w Melbourne, a także naukowcy z Wietnamu, Korei i Algierii.
Wyniki zostały opublikowane w specjalistycznych czasopismach naukowych, takich jak Materials and Structures i Journal of Materials in Civil Engineering, potwierdzając znaczenie projektu. Zespół nadal bada inne innowacyjne rozwiązania, takie jak wykorzystanie włókien syntetycznych lub technologii druku 3D w celu optymalizacji właściwości ekologicznych betonów, a także analizuje zastosowanie zaawansowanych modeli uczenia maszynowego do przewidywania właściwości nowych materiałów zrównoważonych.
Patrząc w przyszłość, Flinders University planuje pogłębić optymalizację mieszanek i analizę cyklu życia betonów geopolimerowych opracowanych z wykorzystaniem DβS. Celem jest ułatwienie ich wdrożenia na dużą skalę w przemyśle i wspieranie przejścia na bardziej zrównoważone i odporne systemy budowlane.
Ponowne wykorzystanie odpadów górniczych, takich jak DβS, zmniejsza wpływ na środowisko, ogranicza zużycie zasobów i otwiera drzwi do betonu o lepszych właściwościach i większej adaptowalności, zgodnie z aktualnymi potrzebami budownictwa, jak podsumowuje Flinders University.