Teadaolevalt on nii tsement kui ka betoon maailma ehitustegevuses tänapäeval enimkasutatud materjalid. Võib olla on aga vähem teada asjaolu, et nende ehitusmaterjalide tootmine pole üldse keskkonnasõbralik protsess. Kui süsiniku jalajälje tekitamise poolest on esirinnas fossiilkütustel põhinev energeetikatööstus, siis tsemendi- ja betoonitootmine on selles mustas pingerivis teisel kohal.
TalTechi anorgaaniliste materjalide teaduslabor tegeleb põlevkivienergeetika ja tsemenditootmisega seotud CO2 emissioonide püüdmis-, kasutamis- ja ladustamisprotsesside uurimisega. Sellel teemal ilmus neilt ka väljaandes Journal of Thermal Analysis and Calorimetry artikkel „CO2 mineralization by burnt oil shale and cement bypass dust: effect of operating temperature and pre-treatment“.
Artikli üks autoritest, TalTechi anorgaaniliste materjalide teaduslabori vanemteadur Mai Uibu: „Meie uurimistöö laiem eesmärk oli leida mooduseid süsiniku jalajälje vähendamiseks, kasutades nendes tootmistes tekkivaid tööstuslikke kõrvalprodukte. Täpsemalt uurisime, kuidas suunata tsemendi- ja põlevkivitööstuse jäätmeid taaskasutusse, realiseerides samaaegselt ka nende CO2 sidumisvõimet.“
Horizon 2020 projekti CLEANKER (Kaltsiumi ringtsükli kasutamine CO2-vaba tsemendiklinkri tootmiseks) üheks eesmärgiks oli rajada Itaalias Vernasca (Buzzi Unicem) tsemenditehases kaltsiumi ringtsüklil põhineva CO2 püüdmise demosüsteemi juurde CO2 mineraliseerimise reaktor. CO2 mineraliseerimine tähendab antud juhul gaasilise süsinikdioksiidi sidumist termodünaamiliselt stabiilstete karbonaatidena tahkesse vormi. See, elimineerides CO2 kasvuhooneefekti tekitava mõju, võimaldab seda keskkonnaohutult ladestada või taaskasutada.
Reaktori prototüübi loomisele eelnesid aastatepikkused laborikatsed selekteerimaks parima CO2-sidumispotentsiaaliga tööstusjäätmed ning leidmaks optimaalsed tingimused karboniseerimisprotsessi läbiviimiseks. Laborikatsed viidi läbi nii poolkuiv- kui ka kuivmeetodil, uurides nii kõrgendatud temperatuuri (400-500oC) kui ka eeltöötluse (jahvatamine, hüdratiseerimine) mõju. Kuivtöötluse puhul andis peamist efekti eelnev hüdratiseerimine, mis võimaldas madalamatel temperatuuridel CO2 sidumisvõimekust tõsta. Katsed näitasid, et 1 tonni tsemenditolmuga saab siduda kuni 240 kg CO2.
„Tekkinud saaduse, ehk teisisõnu karboniseeritud tsemenditolmu või põlevkivituha, saab suunata betoonitootmisprotsessi. Seega on tegemist ringmajandusega, kuna ei tegeleta pelgalt nn CO2. matmisega, vaid selliselt töödeldud tootmisjäätmeid on võimalik uuesti tootmises kasutada“, rõhutab Mai Uibu.
Järgmise sammuna on uurimisrühmal kavas CO2 mineraliseerimisprotsess siduda otseselt mõne ehitusmaterjali tootmisega.
Ilmunud artikli näol on tegemist Euroopa Liidu HORIZON 2020 raamprogrammi poolt finantseeritud CLEANKER projekti (Grant nr. 764816) hõlmava nelja-aastase ühisprojekti seitsmenda tööpaketi ühe vahekokkuvõttega. Projektis osales 13 rahvusvahelist partnerit (LEAP, CSIC, VDZ, Milaano Polütehnikum, TalTech, Lappeenranta Tehnikaülikool, Stuttgarti Ülikool, Tsinghua Ülikool, Quantis, IKN, Buzzi Unicem, Italcementi-Heidelbergcement Group, Amici della Terra).
Allikas Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, artikkel „CO2 mineralization by burnt oil shale and cement bypass dust: effect of operating temperature and pre-treatment“ https://link.springer.com/article/10.1007/s10973-020-09349-9
Lisainfo: TalTechi anorgaaniliste materjalide teaduslabori vanemteadur Mai Uibu, mai.uibu@taltech.ee
Kersti Vähi, TalTechi teadusosakond