더욱 친환경적인 시멘트로의 전환

물 다음으로 지구상에서 가장 많이 사용되는 재료는 콘크리트입니다. 전 세계적으로 매년 250억 톤 이상의 새로운 콘크리트가 사용되는 것으로 추산되며, 이는 1인당 3톤이 넘는 양입니다. 중국, 인도 등 여러 국가의 산업화가 지속됨에 따라 전 세계 콘크리트 사용량은 더욱 증가할 것입니다.

왜이 일을 하는가?

콘크리트의 주원료인 시멘트 제조에 전 세계 이산화탄소(CO₂) 배출량의 5%가 발생하기 때문이다.₂) 인간 활동에 기인한 배출량은 지구 기후 변화에 영향을 미치는 요인일 수 있습니다.

시멘트 제조 공정의 여러 지점에서 이산화탄소가 배출됩니다. 첫째, 시멘트의 주성분인 석회석을 채석하여 시멘트 공장으로 운반하는 데 에너지가 소모됩니다.

석회석은 공장에 도착하면 물과 다른 재료와 혼합된 후 "소성"이라는 화학 공정을 거칩니다. 이 공정은 석회석과 다른 재료들을 약 섭씨 2700도(화씨 1400도)에 달하는 매우 높은 온도에서 구워내는 과정을 포함합니다.

소성은 직접 및 간접 CO를 모두 생성합니다.₂ 배출. 시멘트 지속가능성 이니셔티브 보고서는 CO60 배출량의 XNUMX%가₂ 시멘트 공장에서 발생하는 배출물은 소성 공정 자체에서 일어나는 화학 반응으로 인해 직접적으로 발생합니다. 나머지 40%는 이 공정과 관련된 간접 배출물인 CO₂에서 비롯됩니다.₂ 가마에 불을 피우고 필요한 열을 생산하는 데 필요한 화석 연료에서 방출됩니다.

콘크리트는 전 세계 건설 프로젝트의 핵심 구성 요소이기 때문에, 이를 더욱 친환경적인 재료로 만드는 방법을 찾기 위한 연구가 진행 중입니다.

시멘트의 탄소 발자국을 줄이기 위한 다양한 옵션

상당한 영향에는 상당한 기회가 뒤따릅니다. 시멘트 제조는 전 세계 CO₂ 배출량의 주요 원인이기 때문입니다.₂ 배출을 줄이기 위해 제조 공정을 유익하게 바꾸면 배출을 상당히 줄일 수 있습니다.

CO2 감소를 위한 세 가지 핵심 기회 포인트가 존재합니다.₂ 배출량:

1. 석회암 혼합물을 처리하는 가마에 필요한 화석 연료를 줄임으로써 간접 배출을 줄입니다.
2. 소성 과정에서 발생하는 직접적인 배출을 줄이려면 일반적으로 소성 과정에 필요한 석회석의 양을 줄이거나 소성 과정에 사용되는 혼합물의 배합을 수정해야 합니다.
3. 이산화탄소를 포집 및 저장(CCS)하는 방식을 사용합니다.₂ 시멘트 제조 공정에서 직접 또는 간접적으로 배출되는 물질입니다.

상업 기업과 학술 기관 모두 시멘트의 탄소 발자국을 줄이기 위한 창의적인 방법을 고안해 왔습니다. 그들은 자연과 고대 유물 모두에서 새로운 아이디어를 찾고 있습니다. 가장 유망한 몇 가지 아이디어를 소개합니다.

• 칼레라, 캘리포니아 회사가 CO를 인수하려고 합니다.₂ 다른 산업에서 배출되는 이산화탄소를 콘크리트 원료로 전환하여 석회암을 대체합니다. 자연이 산호초를 만드는 방식을 본떠 만든 이 과정은 포집된 이산화탄소를 걸러냅니다.₂ 바닷물을 통한 배출. 그 결과, 콘크리트 재료로 사용할 수 있는 백악질 물질이 생성되며, 가공 시 석회암의 극한 열을 필요로 하지 않습니다.
  
• 그린스톤 시멘트: 드렉셀 대학교 연구진은 고대 이집트 피라미드의 일부가 단단한 돌을 깎아 만든 것이 아니라 일종의 콘크리트로 만들어졌다는 사실을 발견했습니다. 피라미드의 놀라운 내구성에 감탄한 연구진은 이처럼 견고한 소재를 더욱 친환경적으로 만드는 방법을 연구하기 시작했습니다. 그들은 재활용 가능한 재료, 주로 산업 폐기물에 소량의 석회석을 혼합하는 것부터 시작했습니다. 그런 다음, 열을 거의 사용하지 않는 공정을 통해 이 혼합물에 소량의 알칼리 화학 물질을 첨가했습니다. 연구진은 이렇게 알칼리 활성화 시멘트를 사용하면 이산화탄소 배출량이 97% 감소할 것으로 추정합니다.₂ 전통적인 포틀랜드 시멘트보다.
• MIT 연구: 매사추세츠 공과대학의 과학자들은 직접 CO를 줄이는 방법으로 시멘트 제조법의 어떤 성분도 변경하지 않았습니다.₂ 배출가스. 대신, 그들은 성분 비율을 조정했습니다. 강하고 안정적인 시멘트를 만드는 산업 표준은 칼슘과 실리카의 비율이 1:7이었습니다. 이 표준의 필요성에 의문을 제기한 연구진은 실험을 수행하여 1:5 비율이 시멘트의 강도를 높일 뿐만 아니라 CO₂ 배출량을 줄일 수 있다고 추정했습니다.₂ 제조 과정에서 발생하는 배출량을 최대 60%까지 줄였습니다.
  
• 페록™: 애리조나 대학교에서 개발된 이 시멘트는 포틀랜드 시멘트를 대체하는 제품입니다. 이 새로운 유형의 "시멘트"는 산업 폐기물인 강철 분진으로 만들어집니다. 강철 분진을 콘크리트의 시멘트를 대체할 수 있는 결합제로 변환하는 과정에는 실제로 많은 양의 이산화탄소가 필요합니다.₂이처럼 페록의 제조 공정은 CO를 흡수합니다.₂ 그것을 방출하는 대신.

이러한 옵션이 정말 기존 시멘트를 대체할 수 있을까?

시멘트의 탄소 발자국을 줄이기 위해 시멘트 성분 배합을 변경하는 방법을 발견하는 것은 중요합니다. 하지만 시멘트의 이러한 변화가 최종 콘크리트의 특성에 긍정적인 영향을 미치는지 묻는 것도 마찬가지로 중요합니다.

지금까지의 답변은 놀라울 정도로 긍정적이어서 양측 모두에게 이득이 되는 상황을 만들어냈습니다. 기업과 대학의 연구원들은 강도와 ​​내구성 시험을 수행해 왔으며, 신제품이 검증된 포틀랜드 시멘트로 만든 콘크리트의 강도와 내구성 특성을 충족하거나 능가하는 콘크리트를 생산한다는 것을 확인하고 있습니다.

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시멘트 제조 업계의 주요 기업들이 아무리 빠르게 친환경 시멘트 사용 방향으로 사회를 변화시키더라도, 어떤 것들은 변하지 않을 것으로 예상할 수 있습니다. 콘크리트의 양생 과정(시멘트와 물의 혼합물이 굳어 콘크리트를 형성하는 화학 반응)은 여전히 ​​콘크리트의 내구성을 결정하는 요소입니다.

또한, 새로운 실험용 콘크리트 혼합물이 언젠가 새로운 콘크리트 수분 시험 방법의 사용을 시사할지라도, 바닥 시공자가 슬래브의 수분 상태를 정확하게 파악해야 한다는 필요성은 변함이 없을 것입니다. 콘크리트 슬래브가 완성된 바닥에 적합한지 여부를 판단할 때 수분 상태에 대한 정보는 항상 매우 중요합니다.

현재 연구에 따르면 가장 신뢰할 수 있는 콘크리트 수분 테스트는 현장 상대 습도(RH) 프로브를 사용한다는 것이 분명하게 나타났습니다. 바그너 미터 래피드 RH^® 키트다른 수분 테스트를 사용하면 심각한 바닥재 손상 위험이 커질 수 있습니다. 항상 명심하세요. 처음부터 제대로 하는 것이 경제적으로 합리적일 뿐만 아니라 환경적으로도 좋습니다!

제이슨 스팽글러

제이슨은 다양한 산업 분야에서 20년 이상의 영업 및 영업 관리 경험을 보유하고 있으며, 최초의 Rapid RH® 콘크리트 수분 테스트를 포함하여 다양한 제품을 시장에 성공적으로 출시했습니다. 현재 그는 Wagner Meters에서 Rapid RH® 제품 영업 관리자로 근무하고 있습니다.

5년 2026월 XNUMX일 최종 업데이트