Tomáš Opravil – ředitel Centra materiálového výzkumu FCH VUT, autor: Jan Prokopius
Výroba cementu je energeticky náročný proces. Výzkumníci proto hledají způsoby, jak jeho produkci udělat efektivnější a ekologičtější. Nejrozšířenějším typem cementu je aktuálně portlandský cement. Vyrábí se zpravidla pálením vápence společně s dalšími příměsmi. Vzniká tak portlandský slínek, ke kterému se následně v procesu mletí přidává sádrovec. Výsledný prášek po smíchání s vodou a kamenivem tvoří beton či maltu.
„Při tomto procesu vzniká oxid uhličitý hned dvěma způsoby. Poprvé je to při samotném pálení vápence, kdy se při zpracování 100 kg vápence uvolní až 44 kg CO2. A poté při topení v peci – při výrobě 1 tuny portlandského slínku vznikne zhruba 800 kg CO2,“ vysvětluje Tomáš Opravil, ředitel Centra materiálového výzkumu Fakulty chemické VUT v Brně.
Výsledná emisní zátěž je pak mnohem vyšší – jedna malá cementářská pec vyrobí okolo 1 000–1 200 tun portlandského slínku denně. „Každý kilogram slínku, který se v cementové směsi podaří nahradit, se promítne do velkých čísel,“ dodává Opravil.
Křemelinu tvoří schránky jednobuněčných řas, autor: Archiv Tomáše Opravila
Výzkumníci z Fakulty chemické VUT v Brně (FCH VUT) proto ve spolupráci s tamější Fakultou strojního inženýrství (FSI VUT) začali zkoumat a testovat možnosti, jak připravit příměs vhodnou k portlandskému slínku. Výsledný cement totiž musí vyhovovat stanoveným normám. Jako výchozí surovinu si zvolili diatomitový separát, který vzniká při výrobě filtrační křemeliny používané například v potravinářském průmyslu.
Křemelina je sypká přírodní hornina tvořená schránkami rozsivek – jednobuněčných řas. Jedno z nalezišť křemeliny se nachází v Borovanech na jihu Čech. „Odpadní křemelinu je možné upravit výpalem na přibližně 400 až 600 °C v peci. Vznikne kalcinovaný diatomitový separát, který se při mletí přidá k portlandskému slínku. Výsledkem je cement klasifikovaný ve své třídě – jedná se o takzvaný pucolánový cement,“ vysvětluje proces Opravil.
V roce 2021 se v Česku vyrobilo více než 4 700 kilotun cementu, při čemž se vyprodukovalo přibližně 3 100 kilotun oxidu uhličitého. „Kdyby se jen 10 % objemu produkovaných cementů podařilo nahradit pucolánovým cementem s 30% obsahem kalcinované odpadní křemeliny, snížily by se emise CO2 přibližně o 150–250 kilotun,“ uvádí Opravil.
Laboratorní zkoušky v rotační peci FSI VUT potvrdily, že diatomitový separát lze zpracovávat i ve větším množství. Výzkumný tým společně s doktorandkou Valerií Iliushchenko surovinu použil k testování experimentálních cementů, které by v budoucnu mohly mít nižší enviromentální zátěž. „Zjistili jsme, že cement s kalcinovaným diatomitovým separátem splňuje normami požadované nároky na pevnost materiálu. Otestovali jsme to na větších tělesech a výsledky byly výborné. Materiál je navíc velmi stabilní i chemickým složením. Nový typ cementu nyní bude potřeba vyzkoušet i v praxi,“ uzavírá Opravil.
Zdroj: Vysoké učení technické v Brně
