Το τσιμέντο ιπτάμενης τέφρας είναι ένα κύριο συστατικό σε ορισμένα σκυρόδεμα που χρησιμοποιείται συχνά ως εναλλακτική λύση στο τσιμέντο Portland, το οποίο είναι μια πιο παραδοσιακή βάση από σκυρόδεμα. Η ίδια η τέφρα είναι υποπροϊόν της καύσης άνθρακα, αλλά μόλις διαμορφωθεί σε τσιμέντο, η τέφρα συνήθως συνδέεται με τέτοιο τρόπο ώστε να εξουδετερώνει πολλές από τις χημικές ουσίες και τις τοξίνες που έχουν κάνει την καύση άνθρακα τόσο αμφιλεγόμενη τα τελευταία χρόνια. Ως εκ τούτου, το τσιμέντο θεωρείται συχνά ως ένας τρόπος όχι μόνο να καθαρίσει τη βιομηχανία άνθρακα, αλλά και να αφήσει λιγότερο αποτύπωμα και να μειώσει την ενέργεια που απαιτείται για τη διαμόρφωση όλων των ειδών έργων και κατασκευών από σκυρόδεμα. Συχνά προωθείται ως «πράσινη» λύση σκυροδέτησης, αν και δεν είναι χωρίς τους επικριτές της. Η ιπτάμενη τέφρα θεωρείται κανονικά κατάλληλη για όλα τα είδη έργων από σκυρόδεμα, αλλά πολλά μέρη έχουν θέσει όρια στο πόσο από αυτήν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα, εν αναμονή περισσότερων εκθέσεων περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Αν και πολλές από τις επιβλαβείς χημικές ουσίες που σχετίζονται με την καύση άνθρακα δεσμεύονται στο τσιμέντο, δεν είναι σαφές εάν ή υπό ποιες συνθήκες μπορεί να αρχίσουν να ξεπλένονται για άλλη μια φορά.
Βασικά στοιχεία καύσης άνθρακα
Όταν ο άνθρακας και τα απόβλητα καίγονται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, δημιουργούν ένα άκαυστο υποπροϊόν που ονομάζεται τέφρα άνθρακα. Δύο διαφορετικοί τύποι σωματιδίων τέφρας συνθέτουν την τέφρα άνθρακα: η τέφρα του πυθμένα, η οποία συλλέγεται στο κάτω μέρος των κλιβάνων άνθρακα και η ιπτάμενη τέφρα, η οποία πιάνεται στις καπνοδόχους καθώς «πετάει» πάνω και μακριά. Η συντριπτική πλειονότητα του άκαυτου υλικού είναι ιπτάμενη τέφρα, η οποία ταξιδεύει προς τα πάνω στα καυσαέρια και παγιδεύεται στις καπνοδόχους και την καμινάδα. Αυτά τα υπολείμματα πρέπει να καθαρίζονται και να απορρίπτονται σε τακτική βάση. Ένας τρόπος με τον οποίο αυτό το υλικό μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί είναι ο συνδυασμός του με άλλα υλικά για τη δημιουργία ενός τσιμέντου.
Χρήσεις στο Σκυρόδεμα
Μία από τις πιο κοινές χρήσεις του τσιμέντου ιπτάμενης τέφρας είναι ως πρόσθετο για τον σχηματισμό σκυροδέματος. Το σκυρόδεμα κατασκευάζεται παραδοσιακά με τσιμέντο Πόρτλαντ, μια κονιοποιημένη ουσία από αλεσμένο κλίνκερ, θειικό ασβέστιο και άλλα δευτερεύοντα πρόσθετα. Το κλίνκερ είναι ένα υλικό που συνήθως κατασκευάζεται από ασβεστόλιθο και ορυκτά, τα οποία συνθλίβονται και αλέθονται μαζί και στη συνέχεια θερμαίνονται. Προστίθεται θειικό ασβέστιο και το κλίνκερ αλέθεται σε σκόνη τσιμέντου. Η διαδικασία απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας. έχει τεράστιο αποτύπωμα άνθρακα και αντιπροσωπεύει περίπου το 7% έως 8% του διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται κάθε χρόνο.
Η ιπτάμενη τέφρα, η οποία αποτελείται σε μεγάλο βαθμό από διοξείδιο του πυριτίου και οξείδιο του ασβεστίου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο του τσιμέντου Portland ή ως συμπλήρωμα αυτού. Τα υλικά που συνθέτουν την ιπτάμενη τέφρα είναι ποζολανικά, που σημαίνει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνδεση —ή τσιμέντου— υλικών μεταξύ τους. Τα ποζολανικά υλικά προσθέτουν γενικά ανθεκτικότητα και αντοχή στο σκυρόδεμα.
Δυνατότητα μείωσης της μόλυνσης
Το σκυρόδεμα που κατασκευάζεται με ιπτάμενη τέφρα θεωρείται συχνά ότι είναι περιβαλλοντικά πράσινο. Δεσμεύει τις τοξικές χημικές ουσίες που υπάρχουν στην ιπτάμενη τέφρα με τρόπο που θα πρέπει να τις αποτρέψει από τη μόλυνση των φυσικών πόρων. Η χρήση πράσινου σκυροδέματος αντί ή επιπλέον του τσιμέντου Portland χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια, απαιτεί λιγότερο επεμβατική εξόρυξη και μειώνει τόσο την κατανάλωση πόρων όσο και τις εκπομπές CO2.
Έρευνες για τις συνολικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις
Αν και δεν θεωρείται επικίνδυνο υλικό από τους περισσότερους ρυθμιστικούς φορείς του κόσμου, συμπεριλαμβανομένης της Υπηρεσίας Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ (EPA), η ιπτάμενη τέφρα μπορεί να περιλαμβάνει σημαντικές ποσότητες τοξικών υλικών. Υπήρξαν περιστατικά στα οποία η ιπτάμενη τέφρα έχει εκπλυθεί στα υπόγεια ύδατα προκαλώντας καρκίνο, γενετικές ανωμαλίες και άλλα προβλήματα υγείας. Σε πολλές περιοχές, δεν υπάρχουν κανονισμοί ή απαιτήσεις παρακολούθησης για εταιρείες που δημιουργούν και απορρίπτουν ιπτάμενη τέφρα. Η τέφρα που δεν χρησιμοποιείται για την παραγωγή προϊόντων όπως το τσιμέντο ιπτάμενης τέφρας απορρίπτεται συχνά σε χώρους υγειονομικής ταφής και εγκαταλελειμμένα ορυχεία.
Προς το παρόν είναι άγνωστο εάν το τσιμέντο που παράγεται από υποπροϊόντα καύσης άνθρακα θα διοχετεύσει χημικές ουσίες στον αέρα ή το έδαφος και υπάρχουν πολύ λίγα δεδομένα για το τι μπορεί να συμβεί στο μέλλον όταν το σκυρόδεμα που κατασκευάζεται με αυτό φθείρεται και διαβρώνεται. Αρκετές περιβαλλοντικές υπηρεσίες, όπως η EPA, η Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) και η California’s Collaborative for High-Performance Schools (CHPS), έχουν θέσει όρια στα αποδεκτά επίπεδα υδραργύρου στην ιπτάμενη τέφρα που χρησιμοποιείται στο τσιμέντο ιπτάμενης τέφρας. Ελπίζεται ότι, με τον περιορισμό ορισμένων από τις πιο επικίνδυνες χημικές ουσίες που βρίσκονται στην ιπτάμενη τέφρα, μπορούν να ελαχιστοποιηθούν τα πιθανά μελλοντικά προβλήματα.