Sve oko nas napravljeno je od materijala, a njihova proizvodnja i primjena uvelike utječu na klimatske promjene. Najrašireniji materijal je cement koji pri proizvodnji zahtijeva puno energije i fosilnog goriva, pri čemu se u atmosferu značajno ispušta ugljični dioksid i staklenički plinovi. Danas se u svijetu gradi sve više pa je cement potrebniji negoli ikad prije. Zato su MIT-ovi studenti i profesori s Odjela za znanost o materijalima osmislili proizvodni proces koji može pomoći globalnom cilju da se emisija stakleničkih plinova do 2050. godine približi nuli. Osnovali su 2020. godine i startup tvrtku Sublime Systems, proizvode zeleni cement i poručuju svima da zaborave tradicionalnu štetnu proizvodnu metodu.
Sublimeova tehnologija proizvodnje cementa temelji se na elektrokemijskoj reakciji pa ne zahtijeva toplinu što drastično smanjuje emisiju stakleničkih plinova i pridonosi ublažavanju klimatskih promjena. Zasad se zeleni cement proizvodi samo u jednoj njihovoj tvornici, no Leah Ellis, suosnivačica i direktorica tvrtke Sublime Systems, kaže da im je cilj što brže proširiti proizvodnju zelenog cementa širom svijeta jer je zdrav za ljude i planet, isplativ, izdržljiv i široko primjenjiv (https://dmse.mit.edu/research-impact/application-impact/breaking-ground-with-green-cement/).
Ekspanzija cementnog sektora
U širenju izgrađenog okoliša, posebno u gospodarstvima u razvoju, cement ima i imat će ključnu ulogu. Predviđa se brza urbanizacija i gospodarski razvoj u regijama jugoistočne Azije i subsaharske Afrike. Do 2050. godine trebalo bi sagraditi stambena naselja za više od tri milijarde ljudi koji žive u slamovima, a s time rapidno raste i potražnja za cementom i betonom. Za gradnju novih stambenih naselja nužna su ekološka rješenja i materijali poput zelenog cementa jer pri proizvodnji tradicionalnog toplinski procesi izgaranja su izvor velike emisije ugljičnog dioksida (https://sublime-systems.com).
U svijetu se svake godine proizvede više od četiri milijarde tona cementa, pri čemu se u atmosferu ispusti oko osam posto globalne emisije CO2. Pritom valja reći da se pri urbanizaciji gradnja ne svodi samo na stambene i poslovne zgrade već na kompletnu infrastrukturu, od postrojenja za dobivanje i čuvanje pitke vode, do sanitarnih i energetskih, prometnih… A gradnje nema – bez betona. Dakle, ekspanzija cementnog sektora ubrzano raste, dok emisija pri proizvodnji mora drastično pasti.
Inovativna Sublimeova tehnologija
Zna se da je osnovni sastojak portland cementa vapnenac od kojega se pečenjem na temperaturama oko 1450°C dobiva klinker u obliku mineralnih granula koje se fino melju i daju cementu hidraulička i vezivna svojstva. Štetne emisije ne mogu se smanjiti samo promjenom goriva jer je više od 50 posto zagađenja iz cementnog sektora povezano je s proizvodnim procesom klinkera. Kako bi se to izbjeglo, tvrtka Sublime Systems je osmislila revolucionarnu tehnologiju – proizvodni proces elektrolitičkog cementa – pri kojemu je emisija ugljika u usporedbi s tradicionalnom proizvodnjom svedena na deset posto. Umjesto vapnenca s velikim udjelom ugljika Sublimeovi su inovatori iz građevinskog otpada i odbačenog betona izdvojili minerale i agregate koji sadrže kalcij i obradili kao sekundarnu sirovinu na bazi kalcijevog silikata. Od toga se u elektrolizatoru pomoću pH gradijenta proizvode reaktivne silikate i vapno. Zatim se sve miješa kako bi se dobio cement koji se s vodom stvrdnjava u beton, baš kao i portland cement. (https://cleantechnica.com/2024/02/06/sublime-systems-receives-6-9-million-award-from-doe)
Osim dekarbonizacije, za održivost je važno da proizvodi što duže cirkuliraju u kružnom procesu. Masa svih materijala koje je napravio čovjek premašuje masu svega živog na Zemlji, a pola toga je – beton. Nezamislivo je koliko se iskoristivog otpada gomila na odlagalištima, a moguće ga je oporabiti i pretvoriti u sekundarne sirovine.
Sirovina iz ruševina
Sublimeov direktor istraživanja i razvoja Michael Stern kaže da su ponosni na svoj čisti proizvodni proces kojim smeće pretvaraju u blago. Nada se da će njihov primjer pokretanja proizvodnje na temelju kružnog procesa potaknuti i druge da smanjuju emisije štetnih plinova koji mijenjaju klimu, da štede prirodne izvore i da s manje otpada opterećuju okoliš. Kroz ovaj projekt Sublimeov elektrolizator bit će optimiziran za najučinkovitiju obradu korisnih otpadnih materijala, što znači da bi se stara, srušena zgrada mogla pretvoriti u svježi Sublime cement. Kvalitetnom obradom građevinskog i industrijskog otpada može se proizvoditi najpotrebniji građevinski materijal bez većeg poremećaja ekosustava. Znači, dok gradimo možemo i čistiti.
Tvrtka Sublime Systems do danas je povećala proizvodnju svog zelenog cementa na 250 tona, a prvo komercijalno postrojenje otvorit će početkom 2026. godine u Holyokeu gdje će proizvoditi do 30.000 tona godišnje. Zato su dobili od američkog Ureda za industrijsku učinkovitost i dekarbonizaciju 6,7 milijuna dolara, kako bi mogli unaprijediti svoju inovativnu tehnologiju i obradu otpada.
Prošle jeseni, njihov niskougljični Sublime cement dobio je oznaku ASTM C1157. Potvrda tog standarda znači da Sublime cement premašuje primjenjive američke i međunarodne građevinske propise i može u betonu zamijeniti tradicionalni portland cement, kako bi se drastično smanjila emisija ugljičnog dioksida širom globalne građevinske infrastrukture. Osim toga, Sublime cement ispunjuje sve zahtjeve o općoj upotrebi, čvrstoći i izdržljivosti, što znači da ima i duži vijek trajanja.
Ulaganja u inovativna istraživanja
Direktorica Sublimea, Leah Ellis, kaže da su osnovali tvrtku kako bi pokrenuli proizvodnju održivog materijala koji može brzo, učinkovito i trajno utjecati na globalno smanjenje emisije CO2. Njihov elektrokemijski proizvodni proces sastojke iz građevinskog i industrijskog otpada razgrađuje u cement na sobnoj temperaturi tako da se emisija CO2 izbjegava na svakom koraku. Svoju odgovornost za buduću proizvodnju shvaćaju vrlo ozbiljno jer sve što se integrira u betonski građevinski materijal mora biti održivo i kvalitete kakvu zahtijeva građevinska industrija. (https://www.energy.gov/oced/industrial-demonstrations-program-selected-and-awarded-projects-cement-and-concrete). Inovatori iz Sublimea dobili su i podršku Ministarstva energetike, a valja naglasiti da nisu jedini. Ministarstvo je raspisalo nagradni natječaj za demonstracijske projekte čiste energije pri proizvodnji cementa i betona pri čemu je tvrtki Sublime Systems za izgradnju prvog komercijalnog pogona elektrokemijske proizvodnje Sublime cementa u Holyokeu dodijelilo 86,9 milijuna dolara. I guvernerka Massachusettsa predložila je da se tijekom desetak godina u inovacije investira milijarda dolara, kako bi ta država postala lider u održivim tehnologijama. Takav model podjele troškova stimulira i druga ulaganja u inovativna istraživanja i razvoj, što će biti od velike koristi ne samo za američko gospodarstvo nego i dobar primjer za cijeli svijet. Jer, kad se gradi – za zdrav okoliš i planet – sad je jedino rješenje zeleni cement.
Lidija Orešković, ožujak