Cement z popiołu lotnego jest podstawowym składnikiem niektórych betonów, często używanym jako alternatywa dla cementu portlandzkiego, który jest bardziej tradycyjną bazą betonową. Sam popiół jest produktem ubocznym spalania węgla, ale raz uformowany w cement, popiół zwykle wiąże się w taki sposób, aby zneutralizować wiele chemikaliów i toksyn, które sprawiły, że spalanie węgla było tak kontrowersyjne w ostatnich latach. Jako taki, cement jest często uważany za sposób nie tylko oczyszczenia przemysłu węglowego, ale także pozostawienia mniejszego śladu i zmniejszenia energii potrzebnej do tworzenia wszelkiego rodzaju projektów i konstrukcji betonowych. Często jest rozwijany jako „zielone” rozwiązanie betoniarskie, choć nie jest pozbawione krytyków. Popiół lotny jest zwykle uważany za odpowiedni dla wszystkich rodzajów konkretnych projektów, ale w wielu miejscach ustalono limity dotyczące tego, ile z niego można jednocześnie wykorzystać w oczekiwaniu na kolejne raporty dotyczące wpływu na środowisko. Chociaż wiele szkodliwych chemikaliów związanych ze spalaniem węgla wiąże się w cemencie, nie jest jasne, czy iw jakich warunkach mogą one ponownie zacząć wypłukiwać.
Podstawy spalania węgla
Podczas spalania węgla i odpadów w elektrowniach powstaje niepalny produkt uboczny zwany popiołem węglowym. Na popiół węglowy składają się dwa różne typy cząstek popiołu: popiół denny, który gromadzi się na dnie pieców węglowych, oraz popiół lotny, który jest wyłapywany w kominach podczas „latania” w górę i na zewnątrz. Zdecydowana większość niepalnego materiału to popiół lotny, który unosi się w spalinach i dostaje się do kominów i komina. Te pozostałości należy regularnie czyścić i usuwać. Jednym ze sposobów ponownego wykorzystania tego materiału jest połączenie go z innymi materiałami w celu utworzenia cementu.
Zastosowania w betonie
Jednym z najczęstszych zastosowań cementu z popiołem lotnym jest dodatek do betonu. Beton tradycyjnie wytwarza się z cementu portlandzkiego, sproszkowanej substancji z mielonego klinkieru, siarczanu wapnia i innych drobnych dodatków. Klinkier to materiał zwykle wykonany z wapienia i minerałów, które są razem kruszone i mielone, a następnie podgrzewane. Dodaje się siarczan wapnia, a klinkier miele się na proszek cementowy. Proces wymaga dużej ilości energii; ma ogromny ślad węglowy i odpowiada za około 7% do 8% dwutlenku węgla emitowanego każdego roku.
Popiół lotny, który w dużej mierze składa się z dwutlenku krzemu i tlenku wapnia, może być stosowany jako zamiennik cementu portlandzkiego lub jako jego dodatek. Materiały, z których składa się popiół lotny, są pucolanowe, co oznacza, że można ich używać do wiązania lub cementowania materiałów. Materiały pucolanowe generalnie zwiększają trwałość i wytrzymałość betonu.
Potencjał zmniejszenia zanieczyszczenia
Beton wykonany z popiołu lotnego jest często uważany za ekologiczny. Wiąże toksyczne chemikalia obecne w popiele lotnym w sposób, który powinien zapobiegać zanieczyszczeniu zasobów naturalnych. Stosowanie zielonego betonu zamiast lub oprócz cementu portlandzkiego zużywa mniej energii, wymaga mniej inwazyjnego wydobycia i zmniejsza zarówno zużycie zasobów, jak i emisje CO2.
Badania nad ogólnym wpływem na środowisko
Chociaż nie jest uważany za materiał niebezpieczny przez większość światowych agencji regulacyjnych, w tym amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (EPA), popiół lotny może zawierać znaczne ilości materiałów toksycznych. Zdarzały się przypadki, w których popiół lotny przedostawał się do wód gruntowych, powodując raka, wady wrodzone i inne problemy zdrowotne. W wielu regionach nie ma przepisów ani wymagań dotyczących monitorowania dla firm wytwarzających i usuwających popiół lotny. Popiół, który nie jest używany do wytwarzania produktów, takich jak cement z popiołu lotnego, jest często wyrzucany na wysypiska śmieci i w opuszczonych kopalniach.
Obecnie nie wiadomo, czy cement wytwarzany z produktów ubocznych spalania węgla będzie wypłukiwał chemikalia do powietrza lub ziemi, a niewiele jest danych na temat tego, co może się wydarzyć w przyszłości, gdy wykonany z niego beton ulegnie wietrzeniu i erozji. Kilka agencji środowiskowych, takich jak EPA, Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) i California’s Collaborative for High-Performance Schools (CHPS), ustaliło limity akceptowalnych poziomów rtęci w popiele lotnym używanym w cemencie z popiołu lotnego. Mamy nadzieję, że poprzez ograniczenie niektórych z najniebezpieczniejszych substancji chemicznych znajdujących się w popiele lotnym, możliwe będzie zminimalizowanie potencjalnych przyszłych problemów.