Tas samazinās augsnes un pazemes ūdeņu piesārņojuma risku un atbalstīs cikliskās ekonomikas ideju.
Betons ir visizplatītākais būvmateriāls uz planētas: katru gadu pasaulē tiek izmantoti vairāk nekā 25 miljardi tonnu. Tā ražošana prasa milzīgus apjomus neatjaunojamā izejvielu un rada apmēram 8 % globālo siltumnīcefekta gāzu emisiju. Tāpēc jebkura tehnoloģija, kas palīdz samazināt kaitējumu no tā ražošanas, ir svarīga.
Zinātnieki no Dienvidu Austrālijas atrada veidu, kā izmantot blakusproduktu vēl vienam resursu ietilpīgam procesam — litija ieguvei, lai padarītu betonu izturīgāku un ilgnoturīgāku.
Litijs tiek aktīvi izmantots akumulatoru ražošanā — elektronikai, bezpilota transportam un elektriskajiem automobiļiem. Bet tā ieguve rada milzīgu daudzumu atkritumu, piemēram, spodumena rūdas.
Tādējādi, ražojot vienu tonnu litija hidroksīda monohidrāta, veidojas 7–10 tonnas blakusprodukta — delitiēta β-spodumena (DβS). Tā īpašības ilgu laiku palika mazpētītas, tāpēc materiāls tika uzskatīts par bīstamiem atkritumiem un utilizēts, kas pievienoja jaunus vides riskus tiem, kas jau tā pavada litija ieguvi.
Inženieri no Flinders universitātes noskaidroja, ka DβS piemīt pucolāniskās īpašības, tas ir, tas piedalās ķīmiskās reakcijās, kas padara betonu izturīgāku, mazāk caurlaidīgu un noturīgu pret koroziju. Eksperimenti parādīja, ka DβS izmantošana kā saistviela ievērojami uzlabo mehānisko izturību un ilgmūžību betonam.
Eksperimentā zinātnieki aizvietoja daļu pelnu (atkritumi no ogļu dedzināšanas) ģeopolimēru saistvielas sastāvā — tas ir cementējošs materiāls, ko izmanto parastā portlandcementa vietā. Kad viņi aizvietoja 25 % pelnu ar DβS un izvēlējās optimālo sārmu šķīdumu attiecību, betona izturība palielinājās par 34 % salīdzinājumā ar parasto maisījumu uz vienas pelnu bāzes. Kad pētnieki vēl labāk pielāgoja šo šķīdumu sastāvu, izturība palielinājās jau par 74 %.
Iegūtie rezultāti parāda, ka DβS izmantošana ļauj iegūt betonu izturīgāku nekā tas, kas izgatavots tikai uz pelnu bāzes. Šādas īpašības tiek sasniegtas, pateicoties blīvākai un noturīgākai betona iekšējai struktūrai, kas veidojas pēc 28 dienu nostāvēšanās.
„Tā kā litija pārstrāde palielina DβS apjomus, tā atkārtota izmantošana būvniecībā var kļūt par ilgtspējīgu risinājumu: tā samazinās rūpniecisko atkritumu daudzumu, samazinās augsnes un pazemes ūdeņu piesārņojuma risku un atbalstīs cikliskās ekonomikas ideju ieguves un būvniecības nozarēs,” uzsvēra inženieris-būvnieks dr. Aliakbars Golampurs, kurš vadīja pētījumu, kas pagājušajā mēnesī tika publicēts žurnālā Materials and Structures.
Golampurs pēta alternatīvus betona materiālus jau ne pirmo gadu. 2022. gadā viņš vadīja darbu, kurā tika parādīts, ka ģeopolimēri, kas pastiprināti ar dabīgām šķiedrām un smilšu atkritumiem, var tikt izmantoti mūsdienu betona maisījumos un nodrošināt tādu pašu izturību un ilgmūžību kā tradicionālajiem materiāliem.
