نوآوری با الهام از روم باستان؛ محقق دانشگاه استنفورد از سنگ‌های آتشفشانی سیمان تولید کرد

تولید سیمان یکی از آلاینده‌ترین فعالیت‌های صنعتی در جهان است که به‌تنهایی ۸ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای را به خود اختصاص می‌دهد. اما اکنون یک نوآوری جذاب با الهام از بناهای روم باستان می‌تواند این رویه را تغییر دهد. «تیزیانا وانوریو» (Tiziana Vanorio)، ژئوفیزیکدان دانشگاه استنفورد، فرمول جدیدی برای تولید سیمان برپایه سنگ‌های آتشفشانی توسعه داده است که می‌تواند انتشار کربن را تا ۶۷ درصد کاهش دهد.

این سیمان جدید که فلگو (Phlego) نام دارد، با الهام از بتن‌های بادوام روم باستان و ساختار سنگ‌های مقاوم در اعماق شهر پوتزولی (Pozzuoli) در ایتالیا ساخته شده است و جایگزینی پاک برای سیمان‌های رایج محسوب می‌شود.

تولید سیمان با نگاهی به بناهای روم باستان

فرایند مدرن تولید سیمان برپایه حرارت دادن سنگ آهک برای تولید ماده‌ای به نام کلینکر استوار است؛ فرایندی که بسیار ناکارآمد و آلاینده ارزیابی می‌شود. هنگامی که سنگ آهک در کوره‌هایی با سوخت فسیلی حرارت می‌بیند، طی یک واکنش شیمیایی به آهک و دی‌اکسیدکربن تجزیه می‌شود. همین واکنش به‌تنهایی عامل تولید تقریباً دو سوم از گازهای گلخانه‌ای در این صنعت است. علاوه‌براین، در این فرایند حدود نیمی از جرم سنگ استخراج‌شده به‌جای تبدیل‌شدن به محصول نهایی، به‌صورت گاز در جو هدر می‌رود.

دستاوردهای تیزیانا وانوریو نیز از مدل‌سازی‌های کامپیوتری به دست نیامده، بلکه حاصل مطالعه سازه‌های باستانی مانند معبد پانتئون است. بتن‌های رومی به دلیل ماندگاری دو هزار ساله‌شان مشهور هستند، درحالی‌که پل‌های مدرن امروزی گاهی در کمتر از پنجاه سال فرسوده می‌شوند. مقاومت بتن‌های رومی به یک خاکستر آتشفشانی به نام پوزولان (Pozzolan) برمی‌گردد.

این پژوهشگر یک دهه از عمر خود را صرف مطالعه روی نحوه شکل‌گیری این صخره‌ها در اعماق زمین کرد. او با استفاده از نوع خاصی از سنگ آذرین که کربن خود را به‌طور طبیعی بر اثر حرارت آتشفشان‌های باستانی از دست داده بود، راهی پیدا کرد تا آلاینده‌ترین مرحله تولید سیمان را به‌طور کامل حذف کند.

نتیجه این تحقیقات یک دهه‌ای، تولد سیمان فلگو است. هنگامی که ماده اولیه فلگو حرارت می‌بیند، دیگر دی‌اکسید کربنی در هوا آزاد نمی‌کند. در عوض، این ماده به یک محصول با کارایی بالا تبدیل می‌شود که ساختار میکروسکوپی الیافی و مقاوم در برابر شکستگی موجود در پوسته زمین در منطقه ایتالیا را شبیه‌سازی می‌کند. درنتیجه، این سیمان نه‌تنها پاک‌تر و کارآمدتر است، بلکه مقاومت بسیار بیشتری نیز دارد.

درحالی‌که بسیاری از راه‌حل‌های فناوری سبز نیازمند سرمایه‌گذاری‌های میلیارد دلاری برای خرید تجهیزات جدید هستند، فلگو به گونه‌ای طراحی شده است که با سیستم‌ها و کوره‌های فعلی تولید سیمان کاملاً سازگار باشد. اکنون این محقق با حمایت استنفورد درحال توسعه بیشتر این سیمان در مقیاس صنعتی است. آنها کوره صنعتی خود را خریداری کرده‌اند و به‌دنبال کارآفرینانی هستند تا فلگو را به بازارهای جهانی عرضه کنند.