Artikel Behind the Scenes ini diberikan kepada LiveScience dalam kemitraan dengan National Science Foundation.
Jika Anda ingin memasak semen ramah lingkungan, cukup campurkan dua cangkir batu kapur taman berbutir, satu cangkir terak blast furnace dan tiga sendok makan soda abu (yaitu, natrium karbonat). Hasilnya adalah alternatif yang kuat, berkelanjutan, dan ekonomis dari semen Portland biasa (OPC), pemimpin industri semen. Para peneliti dalam kelompok Michel Barsoum di Universitas Drexel telah memasak teknologi yang tampaknya baru ini selama beberapa tahun terakhir, tetapi asal-usulnya jauh lebih jauh dari yang mungkin disadari.
Bahkan untuk Piramida Besar Mesir. Kelompok Barsoum telah melakukan penelitian yang tampaknya membuktikan beberapa batu di piramida dilemparkan menggunakan bentuk semen awal, daripada diukir dari batu kapur. Jika beberapa bahan yang digunakan untuk membangun piramida memang dilemparkan, dan telah bertahan selama 4.500 tahun, mengapa tidak menggunakannya dalam bahan bangunan saat ini, ia bertanya-tanya?
"OPC bertanggung jawab atas 5 hingga 8 persen dari COand dunia mengkonsumsi energi yang sangat besar," kata Alex Moseson, seorang kolega yang sekarang memimpin dalam membawa alternatif Barsoum ke pasar.
Bahan semen Greenstone
Perbedaan antara semen “Greenstone” buatan Drexel, demikian sebutannya, dan semen Portland biasa terletak pada bahan dan metode yang digunakan. Greenstone adalah semen alkali-activated (AAC) yang tidak membutuhkan pemanasan saat dibuat. Sebaliknya, AAC bergantung pada bahan-bahan daur ulang yang tersedia - sebagian besar produk limbah industri yang telah dipanaskan. Ini termasuk fly ash, jelaga cerobong yang diambil dari pembangkit listrik tenaga batu bara dan terak, yang merupakan produk sampingan dari proses yang mengubah bijih besi menjadi besi.
Hasilnya, profil dampak lingkungan Greenstone berbeda secara dramatis dengan OPC, menunjukkan 97 persen lebih sedikit energi yang dikonsumsi dan juga CO2 yang dihasilkan. Selain itu, ketersediaan bahan baku yang siap pakai membuat biaya pembuatan dari $ 75 per ton menjadi sekitar $ 50 per ton. Dengan kredit karbon yang diantisipasi, Greenstone menghasilkan manfaat tambahan $ 5- $ 20 per ton.
Tetapi bagaimana jika dibandingkan dengan OPC dalam kinerja? "Hasil dan literatur kami mengkonfirmasi bahwa kinerjanya sama baiknya atau lebih baik daripada OPC," kata Barsoum. Kelompok ini dekat dengan melihat tes industri lulus semen yang menetapkan tolok ukur untuk kekuatan, waktu yang ditetapkan dan stabilitas volumetrik.
Yang tak kalah penting, kata Moseson, “Kami selalu bekerja menuju semen yang bekerja di dunia nyata, bukan hanya di laboratorium. Itu berarti stabilitas rak, kemampuan kerja, penyembuhan suhu kamar, transportasi mudah dan banyak lagi. ”
Moseson mengejar aplikasi dunia nyata seperti itu saat berada di IIT Bombay di Mumbai, melakukan penelitian untuk disertasinya. Dia bekerja dengan para peneliti lokal untuk mengembangkan AAC yang memenuhi standar yang ditetapkan di India untuk semen dan menyelidiki bagaimana produksi Greenstone dapat memberdayakan orang yang tinggal di daerah kumuh. Saat ini, tiga produk yang terbuat dari bahan lokal, menggunakan alat-alat lokal dan tenaga kerja, saat ini sedang dipertimbangkan oleh produsen semen besar di sana.
Kelompok ini telah mengambil Greenstone dan membentuk sebuah perusahaan, Greenstone Technologies, Inc. Mereka mulai menerbitkan hasil ilmiah tentang temuan mereka pada tahun 2009 dan publikasi November 2011 di Komposit Semen dan Beton membahas potensi praktis semen hijau Drexel. Para peneliti saat ini sedang berbicara dengan investor dan mitra yang mungkin. Dengan klaim manfaat pengurangan biaya, pengurangan polusi, dan peningkatan kinerja, adakah hambatan untuk mengeluarkan semen Drexel di pasaran? "Tantangan untuk mengeluarkan ini ke pasar termasuk variasi di antara bahan baku ... dan waktu yang dibutuhkan untuk memvalidasi bahan baru," kata Moseson. “Walaupun penelitian kami memungkinkan kami untuk mengkompensasi variasi, akan membantu jika pengolah menganggap fly ash dan slag sebagai produk sampingan alih-alih produk sampingan untuk membantu menstandarkan bahan-bahan ini untuk digunakan dalam semen.
“Kita juga harus mengatasi kekuatan pasar yang kuat. OPC adalah pasar global $ 300 miliar dan pembangun dan industri yang meyakinkan untuk menggunakan sesuatu yang lain itu sulit. Meyakinkan orang-orang bahwa semen kami akan bertahan selama OPC saat itu baru juga merupakan tantangan. ” Selain itu, produk mereka tidak dapat dipatenkan karena banyak seni sebelumnya - atau pengetahuan sebelumnya yang terkait dengan teknologi - sejak awal tahun 1950-an, yang kadang-kadang menjadi pencegah bagi investor. Terlepas dari rintangan ini, minat pada pekerjaan mereka meningkat.
Menariknya, AAC tidak sepenuhnya baru. Pada 1950-an dan 1960-an, bentuk AAC berhasil digunakan di beberapa bangunan di bekas Uni Soviet. Selain Piramida Besar Mesir, banyak inspirasi untuk penelitian ini berasal dari Roma kuno. ”Segala sesuatu yang dibangun oleh orang Romawi terbuat dari bahan yang serupa,” kata Moseson. "Meskipun kita tidak akan tahu selama 2.000 tahun jika kita memiliki umur panjang bangunan Romawi, itu memberi kita gambaran tentang daya tahan benda ini."
Catatan Editor: Para peneliti yang digambarkan dalam artikel Behind the Scenes telah didukung oleh Yayasan Sains Nasional, agen federal yang ditugaskan untuk mendanai penelitian dan pendidikan dasar di semua bidang sains dan teknik. Setiap pendapat, temuan, dan kesimpulan atau rekomendasi yang diungkapkan dalam materi ini adalah milik penulis dan tidak mencerminkan pandangan National Science Foundation. Lihat Di belakang Arsip Adegan.
