managing21.be

In plaats van te eindigen op stortplaatsen, kan restafval uit de bewerking van edelstenen worden hergebruikt om de ecologische impact van de cementproductie te verminderen. Dat blijkt uit een studie van wetenschappers aan de Wuzhou University en Guangzhou University, die het gebruik van slijpafval uit edelsteenbewerking als een mogelijke toevoeging aan cement bestudeerden. Hun doel is om siliciumcarbide-afval uit stortplaatsen te houden en tegelijkertijd de uitstoot van de cementindustrie te verminderen.

Cement is een van de meest gebruikte materialen ter wereld, maar ook een van de grootste bronnen van de uitstoot van broeikasgassen. Nu de vraag naar cement blijft stijgen, zoeken onderzoekers naar alternatieven die de ecologische voetafdruk van het materiaal kunnen verkleinen.

Een mogelijk alternatief is siliciumcarbide, een inert materiaal dat wordt gebruikt als schuurmiddel bij het polijsten van edelstenen. Siliciumcarbide wordt op alle niveaus binnen de industrie – van hobbyisten met polijsttrommels tot industriële zagen, slijpmachines, schuurbanden en polijstwielen – toegepast. In de sector ontstaat daardoor een grote hoeveelheid siliciumcarbide-afval, onder meer in de regio Guangdong in China, waar een sterke activiteit in de verwerking van edelstenen wordt opgetekend.

“Het onderzoek is ingegeven door de milieuproblemen rond het slijpafval uit edelsteenbewerking, een niet-biologisch afbreekbaar bijproduct dat rijk is aan siliciumcarbide”, verduidelijkte onderzoeksleider Xiaowei Ouyang. “Het probleem is aanzienlijk. Cement is een grote bron van uitstoot, terwijl edelsteenafval wereldwijd een verdere bijdrage levert aan het stortprobleem. Ons onderzoek richt zich op uitstootarme materialen en biedt een manier om afval om te zetten in functionele toevoegingen die bij de klimaatdoelstellingen aansluiten.”

De onderzoekers ontdekten onder meer dat er een direct verband bestaat tussen de activiteit op nanoschaal – het niveau van atomen en ionen – en de eigenschappen van het uiteindelijke cement op grotere schaal. De wetenschappers merken daarbij op dat processen op verschillende niveaus elkaar beïnvloeden en samen het gedrag van het materiaal bepalen. “De interacties tussen de ionen op nanoschaal hebben op de fysische eigenschappen van het cement – zoals de warmtegeleiding en de elektrische weerstand – een belangrijke invloed”, zeggen de onderzoekers.

Intelligente eigenschappen

De opvallendste bevinding was dat het toevoegen van slijpafval uit de edelsteenbewerking de warmtegeleiding van cement met 159 procent kon verbeteren en de elektrische weerstand met 94 procent kon verlagen. Dit betekent dat het cement elektriciteit beter geleidt, terwijl het materiaal ook veel beter warmte doorlaat. Deze combinatie wijst erop dat het verrijkte cement niet alleen steviger of duurzamer kan zijn, maar ook intelligente eigenschappen – onder meer de vorming van bouwmaterialen die warmte of elektrische signalen kunnen geleiden – kunnen krijgen.

“Dit opent mogelijkheden voor toepassingen zoals energie-efficiënte bouwpanelen of betonnen structuren met ingebouwde sensoren”, voeren de onderzoekers aan. “Cement dat met siliciumcarbide werd verrijkt zou in intelligente bouwmaterialen – zoals wanden en vloeren die warmte geleiden voor passieve verwarming en koeling, of in bruggen met ingebouwde sensoren die schade kunnen detecteren via veranderingen in geleidbaarheid – kunnen worden toegepast.”

Ook bekeken de wetenschappers de aantrekkingskracht tussen het slijpafval en de calciumionen in het cement. Calciumionen vormen immers een cruciaal onderdeel van het verhardingsproces van het bouwmateriaal. Daarbij kon slechts een beperkte aantrekkingskracht worden opgemerkt. Dit niveau biedt echter mogelijkheden om de mengsels te optimaliseren en gericht sterkere cementsoorten te ontwikkelen.

De onderzoekers willen in een volgende fase van hun studie de mengsels van edelsteenafval en cement verder verfijnen, de duurzaamheid van het product op lange termijn te testen, praktijktests uit te voeren en de methode toe te passen op andere soorten industrieel afval.