オリーブ搾りかすの灰は、環境に優しいセメント代替材として有望視されている

モルタル製造に使用されるセメントの最大20％をオリーブ搾りかす灰で置き換えることで、モルタルの品質を損なうことなく、セメント製造による環境への影響を低減することができる。

新たな研究では、モルタルにおいて、通常のポルトランドセメントの持続可能な部分代替材として、オリーブ搾りかす灰の利用について検討が行われた。

セメント生産は世界の二酸化炭素排出量の主要な要因であるため、この研究は、この産業が環境に与える影響を低減することを目的としている。

学術誌『Materials』の特別号に掲載されたこの研究では、搾りかすの灰を混合することがモルタルの物理的、機械的、および耐久性特性にどのような影響を与えるかを評価し、大規模利用への適合性を判断している。

オリーブ搾りかすの灰は、焼却されたオリーブ搾りかす（オリーブの皮、果肉、種子の残渣）から得られる。これを粉砕すると、二酸化炭素、シリカ、石灰を大量に含む粉末となる。

通常のポルトランドセメントと比較して、その軽量さと微細な粒子径は、密度や作業性（モルタルの混合、打設、締固めのしやすさ）といったモルタルの特性に影響を与えます。

モルタルサンプルは、ポルトランドセメントを搾りかす灰に 10% ずつ、最大 50% まで置き換えて作成しました。

各混合物について、流動性（流し込んだ際に流れ、所定の位置に広がる能力）、強度、吸水率、および 7 日、28 日、90 日間にわたる凍結・融解サイクルに対する耐性について試験を行った。

研究者らは、搾りかす灰の含有量が増えるにつれて、モルタルの作業性および流動性が低下することを発見しました。

10%までの含有率では、モルタル試料は湿潤嵩密度と流動時間の両方でわずかな変化しか見られず、実用的な用途に適していることが示されました。

10% から 20% の間では、混合物の取り扱いは難しくなりましたが、許容できる流動性は維持されました。20% を超えると、流動速度は劇的に影響を受けました。

圧縮強度試験と曲げ強度試験の両方で同様の結果が得られ、搾りかすの含有率が 20% までであれば強度は低下するものの、構造用モルタルとして許容範囲内にとどまりました。

研究者らは、強度が90日間にわたって上昇し続けたことを指摘し、これはポゾラン反応の活動と一致する。ポゾラン反応とは、灰などの特定の材料が水やセメントと反応し、結合化合物を形成することで、時間の経過とともにコンクリートの強度と耐久性を高める化学的プロセスである。

凍結融解試験により、搾りかす灰の含有率の上限が20％であることがさらに確認された。この閾値を超えると、混合物は著しい脆弱性を示した。

耐久性に関連する損傷や性能の低下につながる可能性のある吸水率は、搾りかす灰分が 10% を超えるサンプルで増加した。

すべてのサンプルは 6.92% の最大吸水率を示しましたが、これは、長期的な性能が十分であると認められる 10% から 15% の範囲内に十分収まっています。

興味深いことに、10%の混合物は、通常のポルトランドセメントの対照混合物よりも吸水率がわずかに低かった。これは、微細な灰粒子が空隙を埋め、混合物の細孔構造を精製したためであると考えられる。

環境分析では、搾りかす灰モルタルの製造におけるエネルギー使用量と二酸化炭素排出量を、通常のポルトランドセメントのみで構成される対照混合物と比較しました。

二酸化炭素排出量は、調査が行われたアルジェリアの電力発電量に基づいて算出されました。

対照混合物の製造には 1 トンあたり 1,000 キロワット時 (kWh/t) の電力を消費し、1 トンあたり 500 キログラムの二酸化炭素 (kg CO2/t) を排出しました。

対照的に、 10％の搾りかす灰混合物の生産には953.5 kWh/tの電力を消費し、476.75 kg CO2/tを排出しましたが、20％の混合物の生産には907 kWh/tを消費し、453.5 kg CO2/tを排出しました。

著者らは、10％および20％の混合物は、許容可能な機械的性能を維持しつつ、環境負荷を大幅に低減することにつながると結論付けており、環境に優しい建設資材としての候補であることを裏付けている。

しかし、実環境における長期的な耐久性、微細構造の挙動、および性能を検証するには、さらなる研究が必要であると彼らは考えている。

また、より広範な採用には、こうした材料を最新の建築基準や仕様書に組み込む必要があるとも指摘している。