Betong är det mest använda byggmaterialet i världen, men tillverkningen av cement, dess viktigaste komponent, bidrar avsevärt till koldioxidutsläpp. Forskning från Umeå universitet visar nu att elektrifiering och koldioxidinfångning kan göra produktionen både mer energieffektiv och miljövänlig.
Cementindustrin står för omkring åtta procent av de globala koldioxidutsläppen, främst på grund av de kemiska reaktioner som uppstår när kalksten hettas upp och användningen av fossila bränslen vid tillverkningen. Genom att elektrifiera processen och implementera koldioxidinfångning kan dessa utsläpp minskas, vilket undersökts i en doktorsavhandling vid Umeå universitet.
José Aguirre Castillo, industridoktorand vid Umeå universitet och processingenjör på Heidelberg Materials Cement Sverige, har i sin forskning undersökt olika tekniker för koldioxidinfångning – bland annat elektrifierad plasmauppvärmning, oxy-fuel-förbränning och kalciumlooping. Dessa metoder skapar miljöer med höga koldioxidnivåer, vilket visar sig kunna effektivisera tillverkningen. Det underlättar bildningen av viktiga mineraler i cementet.
– Våra resultat visar att höga koldioxidhalter kan gynna reaktionerna vid hög temperatur. Genom att utnyttja detta har vi optimerat materialet med goda resultat, vilket både förbättrar produktens egenskaper och minskar dess klimatpåverkan, säger José Aguirre Castillo.
Forskningen visar att tricalciumsilikat, en viktig komponent i cement, som traditionellt kräver mycket energi att producera, kan bildas mer effektivt i miljöer med höga koldioxidnivåer. Detta kan bidra till att öka energieffektiviteten och förbättra cementets kvalitet.
José Aguirre Castillo har även undersökt hur sammansättningen och partikelstorleken på råmaterialen kan justeras för att minska energiförbrukningen, samtidigt som klinkern blir mer reaktiv. Den ökade reaktiviteten gör det möjligt att använda alternativa bindemedel, som vulkaniskt material, vilket ytterligare minskar klimatpåverkan.
På Umeå universitet pågår omfattande forskning om hållbar cement- och kalkproduktion i samarbete med ledande svenska industriföretag inom området. Flera studier har bidragit med viktig kunskap inför den omställning cementindustrin står inför.
José Aguirre Castillos doktorsavhandling visar att koldioxidinfångning kan införas i befintliga cementfabriker utan att påverka cementets kvalitet. Detta innebär att industrin kan minska sina utsläpp utan att kompromissa med cementets hållbarhet och styrka.