혁신적인 재활용 시멘트는 강도를 손상시키지 않고 배출량을 줄입니다.

상파울루 대학교와 프린스턴 대학교의 엔지니어들은 시멘트 폐기물을 재활용하여 강도와 성능 면에서 기존 포틀랜드 시멘트와 맞먹는 지속 가능하고 저탄소 대안을 만드는 혁신적인 방법을 도입했습니다. 이 혁신적인 공정은 전 세계 탄소 배출량의 약 8%를 차지하는 시멘트 산업의 막대한 탄소 발자국을 상당히 줄일 수 있습니다.

"건설 폐기물은 일반적으로 매립지로 가거나, 재활용되는 경우 포장도로나 토양과 같은 저급 응용 분야에 사용됩니다." 연구를 이끈 상파울루 대학교의 토목 및 도시 건설 공학 교수인 세르지오 앙굴로는 보도자료에서 이렇게 말했습니다. "실제로 이 회수된 시멘트 폐기물을 고품질 응용 분야로 재활용할 수 있다는 것을 보여주는 것은 흥미로운 일입니다."

연구, 출판 ACS 지속 가능 화학 및 공학 저널에 실린 논문에서는 최대 80% 재활용 시멘트를 함유한 혼합물이 기존 포틀랜드 시멘트와 유사한 강도를 보이며 이산화탄소 배출량이 훨씬 적다는 점을 강조했습니다.

이 접근 방식이 전면적으로 시행된다면 시멘트 산업의 배출량을 최대 61%까지 줄일 수 있으며, 기존 클링커 교체 전략을 통해 예상되는 9% 감소보다 엄청난 개선이 이루어질 것입니다.

"여기서의 획기적인 진전은 이제 본질적으로 포틀랜드 시멘트 자체와 동일한 단기 및 장기적 특성을 얻을 수 있고, 재활용 재료로 구성된 저탄소 대안을 얻을 수 있다는 것입니다." 프린스턴 대학의 Andlinger 에너지 및 환경 센터의 토목 및 환경 공학 교수이자 공동 저자인 클레어 화이트가 덧붙였습니다.

재활용 방법은 분쇄된 콘크리트 폐기물을 섭씨 500도까지 가열하여 시멘트 분말을 효과적으로 탈수하고 결합 특성을 회복하는 데 중점을 둡니다. 이 열 활성화 공정은 탄산염 성분의 분해를 방지하여 추가 CO2를 방출하지 않습니다. 그 결과 다른 신생 저탄소 시멘트보다 성능이 뛰어난 내구성 있는 저탄소 바인더가 탄생합니다.

표제: 재활용 시멘트 그 자체(왼쪽), 일반 포틀랜드 시멘트(가운데), 연구자들이 재활용 시멘트와 미세 분쇄 포틀랜드 시멘트를 최적화하여 혼합한 것(오른쪽)을 물을 추가한 후 비교한 것입니다.

신용 : 마테우스 자노벨로/상파울루 대학교

유망하기는 하지만, 광범위한 채택을 위해서는 몇 가지 과제가 있습니다. 철거 폐기물 분류 및 처리의 기술적 발전이 필요하며, 고정된 구성보다는 성능 기반 표준을 수용하기 위한 건축법규 업데이트도 필요합니다.

"브라질에서는 이미 비구조적 건물 외피와 바닥에 대한 성능 기반 표준을 구현하기 시작했습니다."라고 Angulo는 덧붙였습니다. "건설 규정을 업데이트하는 것은 건설 부문에서 혁신을 허용하는 데 중요합니다."

지속 가능한 건설의 이 이정표는 2023년 Angulo가 Princeton의 White 그룹을 방문했을 때 시작된 지속적인 협업의 결과입니다. 고급 특성화 기술과 생태 효율적 재료에 대한 그들의 결합된 전문 지식은 결실을 맺었고, 각자의 분야에서 새로운 관점과 역량을 제공했습니다.

"이 협업은 양방향으로 이점을 가져왔습니다."라고 White는 덧붙였습니다. "Sérgio는 자신의 도메인 지식을 가져왔고, 저희 그룹은 고급 특성화 기술에 대한 전문 지식을 가져왔으며, 함께 이 소재에 대한 가장 큰 과제 중 일부를 해결할 수 있었습니다."

이 연구는 브라질 국립 첨단 생태 효율 시멘트 기반 기술 연구소와 프린스턴 탄소 완화 이니셔티브의 지원을 받았습니다.

출처: 프린스턴 엔지니어링