NYHET Betong är världens mest använda byggmaterial – men tillverkningen av cement, den viktigaste komponenten i betong, orsakar stora koldioxidutsläpp. Nu visar forskning vid Umeå universitet hur elektrifiering och koldioxidinfångning kan göra produktionen både mer energieffektiv och klimatsmart.
Med hjälp av avancerade experiment och analyser av cementklinkerns sammansättning har José Aguirre Castillo, doktorand vid Umeå universitet, visat hur nya metoder kan skapa en mer hållbar cementproduktion.
BildHeidelberg MaterialsCementindustrin står för cirka åtta procent av världens koldioxidutsläpp. Dessa utsläpp kommer främst från kemiska reaktioner när kalksten hettas upp och från de fossila bränslen som används i produktionen. Genom att elektrifiera tillverkningen och utnyttja koldioxidinfångning kan utsläppen minska – något som undersökts i en doktorsavhandling vid Umeå universitet.
José Aguirre Castillo, industridoktorand vid Umeå universitet och processingenjör vid Heidelberg Materials Cement Sverige, har i sin forskning tittat på hur olika tekniker för koldioxidinfångning – exempelvis elektrifierad plasmauppvärmning, oxy-fuel-förbränning och kalciumlooping – påverkar cementproduktionen. Vid dessa tekniker sker cementproduktionen i miljöer med extremt höga koldioxidhalter. José Aguirre Castillo har upptäckt att detta faktiskt kan göra tillverkningen mer effektiv, eftersom 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.
Rörugnen i "stenlabbet" vid Tec-lab på Umeå universitet är anpassad för experiment med höga koldioxidnivåer. Ugnens kiselrör kan hettas upp till 1600 grader och har i dessa försök ställts in på 1450 grader. Bilden visar färdigbränt cementklinker tillverkat enligt ett optimerat recept.
BildJosé Aguirre CastilloForskningen visar att tricalciumsilikat, en nyckelkomponent i cement som kräver mycket energi att producera, kan bildas mer effektivt under höga koldioxidkoncentrationer. Resultaten kan utnyttjas för att öka energieffektiviteten i tillverkningsprocessen och förbättra cementkvaliteten.
José Aguirre Castillo har också undersökt hur råmaterialets sammansättning och partikelstorlek kan justeras för att minska energiförbrukningen, samtidigt som klinkern blir mer reaktiv. Den ökade reaktiviteten skapar förutsättningar för att späda ut cementet med alternativa bindemedel, som till exempel vulkaniskt material, vilket ytterligare minskar klimatpåverkan.
På Umeå universitet pågår omfattande forskning om hållbar produktion av cement och bränd kalk tillsammans med de största svenska industriella aktörerna inom området. Flera studier har bidragit till viktig kunskap inför den omställning som cementindustrin står inför.
José Aguirre Castillos doktorsavhandling visar att koldioxidinfångning kan införas i befintliga cementfabriker utan att försämra kvaliteten på cementet. Detta gör att industrin kan minska sina utsläpp utan att kompromissa med cementets styrka och hållbarhet.
Torsdag den 20 mars försvarar José Aguirre Castillo, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, sin avhandling med titeln ”Cementklinkerbildning i koncentrerade koldioxidatmosfärer. Fördjupade insikter i mineralogi och reaktivitet.” Disputationen äger rum kl. 13.00 i KBE301 – Lilla hörsalen i KBC-huset.
