Η τέφρα από ελαιοπυρήνα εμφανίζεται ως μια πολλά υποσχόμενη οικολογική εναλλακτική λύση για το τσιμέντο

Μια νέα μελέτη εξέτασε τη χρήση της τέφρας από ελαιοπυρήνα ως βιώσιμης μερικής υποκατάστασης του συνηθισμένου τσιμέντου Πόρτλαντ στο κονίαμα. 

Δεδομένου ότι η παραγωγή τσιμέντου συμβάλλει σημαντικά στις παγκόσμιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, η έρευνα στοχεύει στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της βιομηχανίας.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε σε ειδικό τεύχος του περιοδικού Materials, αξιολογεί τον τρόπο με τον οποίο ο συνδυασμός τέφρας από ελαιοπυρήνες επηρεάζει τις φυσικές, μηχανικές και ανθεκτικές ιδιότητες του κονιάματος, προκειμένου να προσδιοριστεί η καταλληλότητά του για χρήση σε μεγάλη κλίμακα.

Δείτε επίσης: Τα τούβλα από κουκούτσια ελιάς μειώνουν το αποτύπωμα άνθρακα των κτιρίων, σύμφωνα με μελέτη

Η τέφρα από ελαιοπυρήνα προέρχεται από την καύση ελαιοπυρήνα (υπολείμματα φλούδας, πολτού και κουκουτσιών ελιάς). Όταν αλεσθεί, η σκόνη που προκύπτει περιέχει σημαντικές ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, πυριτίου και ασβέστη. 

Σε σύγκριση με το συνηθισμένο τσιμέντο Πόρτλαντ, το μικρότερο βάρος και το λεπτότερο μέγεθος των σωματιδίων του επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά του κονιάματος, όπως η πυκνότητα και η εργασιμότητα (η ευκολία με την οποία το κονίαμα μπορεί να αναμιχθεί, να τοποθετηθεί και να συμπιεστεί).

Δείγματα κονιάματος δημιουργήθηκαν αντικαθιστώντας το τσιμέντο Πόρτλαντ με τέφρα από στέμφυλα σε αυξήσεις του 10% έως και 50%. 

Κάθε μίγμα υποβλήθηκε σε δοκιμές ρευστότητας (η ικανότητα του μίγματος να ρέει και να απλώνεται στη θέση του όταν χύνεται), αντοχής, απορρόφησης νερού και αντοχής σε κύκλους ψύξης-απόψυξης για περιόδους επτά, 28 και 90 ημερών.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η εργασιμότητα και η ρευστότητα του κονιάματος μειώνονταν καθώς αυξάνονταν τα επίπεδα τέφρας από στέμφυλα. 

Σε επίπεδα έως και δέκα τοις εκατό, τα δείγματα κονιάματος παρουσίασαν ελάχιστες αλλαγές τόσο στην υγρή πυκνότητα όσο και στον χρόνο ροής, υποδηλώνοντας την καταλληλότητά τους για πρακτικές εφαρμογές.

Μεταξύ 10 και 20 τοις εκατό, τα μίγματα έγιναν πιο δύσκολα στην επεξεργασία, αλλά διατήρησαν αποδεκτή ροή. Πέραν του 20 τοις εκατό, οι ρυθμοί ροής επηρεάστηκαν δραστικά.

Τόσο οι δοκιμές αντοχής σε θλίψη όσο και σε κάμψη απέδωσαν παρόμοια αποτελέσματα, με τα επίπεδα στέμφυλων έως και 20 τοις εκατό να παρουσιάζουν μειωμένη αντοχή, αλλά να παραμένουν εντός του αποδεκτού εύρους για δομικά κονιάματα. 

Οι ερευνητές σημείωσαν ότι η αντοχή συνέχισε να αυξάνεται για 90 ημέρες, σύμφωνα με τη δραστηριότητα των ποζολανικών αντιδράσεων — τις χημικές διεργασίες μέσω των οποίων ορισμένα υλικά, όπως οι τέφρες, αντιδρούν με το νερό και το τσιμέντο για να σχηματίσουν συνδετικές ενώσεις που ενισχύουν την αντοχή και την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος με την πάροδο του χρόνου.

Οι δοκιμές αντοχής στην κατάψυξη-απόψυξη επιβεβαίωσαν περαιτέρω το όριο του 20% για τα επίπεδα τέφρας από ελαιοπυρήνες. Πέρα από αυτό το όριο, τα μίγματα παρουσίασαν σημαντική ευπάθεια.

Δείτε επίσης: Μελέτη εντοπίζει δυνατότητες για τα λύματα ελαιοτριβείων στη χρήση βιοπαρασιτοκτόνων

Η απορρόφηση νερού, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε ζημιές που σχετίζονται με την ανθεκτικότητα και υποβάθμιση της απόδοσης, αυξήθηκε σε δείγματα με επίπεδα τέφρας ελαιοπυρήνων άνω του 10%. 

Όλα τα δείγματα παρουσίασαν μέγιστη απορρόφηση 6,92%, η οποία βρίσκεται εντός του εύρους 10% έως 15% που θεωρείται αποδεκτό για επαρκή μακροπρόθεσμη απόδοση.

Είναι ενδιαφέρον ότι το μείγμα 10% παρουσίασε ελαφρώς χαμηλότερη απορρόφηση από το συνηθισμένο μείγμα ελέγχου τσιμέντου Πόρτλαντ. Αυτό αποδόθηκε στα λεπτά σωματίδια τέφρας που γέμισαν τα κενά και βελτίωσαν τη δομή των πόρων του μείγματος.

Μια περιβαλλοντική ανάλυση συνέκρινε την κατανάλωση ενέργειας και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από την παραγωγή κονιάματος με τέφρα από στέμφυλα με εκείνες του μίγματος ελέγχου, το οποίο αποτελείται εξ ολοκλήρου από συνηθισμένο τσιμέντο Πόρτλαντ. 

Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα υπολογίστηκαν με βάση την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Αλγερία, όπου διεξήχθη η μελέτη.

Η παραγωγή του μίγματος ελέγχου κατανάλωσε 1.000 κιλοβατώρες ανά τόνο (kWh/t) και εκπέμπει 500 κιλά διοξειδίου του άνθρακα ανά τόνο (kg CO2/ton). 

Αντίθετα, η παραγωγή του μίγματος με 10% τέφρα από στέμφυλα κατανάλωσε 953,5 kWh/t και παρήγαγε 476,75 kg CO2/t, ενώ εκείνη του μίγματος με 20% κατανάλωσε 907 kWh/t και παρήγαγε 453,5 kg CO2/t.

Οι συγγραφείς καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι τα μείγματα 10% και 20% συνδέονται με σημαντική μείωση του περιβαλλοντικού αντίκτυπου, διατηρώντας παράλληλα αποδεκτές μηχανικές επιδόσεις, υποστηρίζοντας την υποψηφιότητά τους ως φιλικά προς το περιβάλλον δομικά υλικά. 

Πιστεύουν, ωστόσο, ότι απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για να εξεταστούν η μακροπρόθεσμη ανθεκτικότητα, η μικροδομική συμπεριφορά και η απόδοση σε πραγματικές συνθήκες. 

Σημειώνουν επίσης ότι η ευρύτερη υιοθέτηση θα απαιτούσε την ενσωμάτωση τέτοιων υλικών σε επικαιροποιημένους οικοδομικούς κανονισμούς και προδιαγραφές.

---