في خطوة تهدف إلى تطوير البناء المستدام، كشف باحثون من جامعة كمبريدج في بريطانيا عن طريقة لإنتاج خرسانة منخفضة الانبعاثات الكربونية.

ويحمل هذا الابتكار القدرة على تحقيق تقدم كبير في التحوّل العالمي إلى صافي الانبعاثات الصفرية، وذلك من خلال الاستفادة من الأفران التي تعمل بالكهرباء لإعادة تدوير الفولاذ، والتي تُسمّى “أفران القوس”، حيث اكتشف الباحثون طريقة جديدة لإعادة تدوير الإسمنت، وهو المكوّن الأساسي للخرسانة، والمعروف ببصمته الكربونية العالية.

وتُمثّل الخرسانة 7.5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية على مستوى العالم، وهي ثاني أكثر المواد استخداما على وجه الأرض بعد الماء.

وتوصّل الباحثون إلى طريقة لإعادة تدوير الإسمنت المستخدم عن طريق استبدال تدفّق الجير في عمليات إعادة تدوير الفولاذ، حيث يُستخدم تدفّق الجير تقليديا لإزالة الشوائب خلال إنتاج الصلب، وعادة ما يُصبح نفايات في النهاية. ولكن من خلال استبدال الإسمنت المستعمل بالجير، يكون المنتج النهائي عبارة عن إسمنت مُعاد تدويره، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لإنشاء خرسانة جديدة.

كما أن هذه الطريقة المبتكرة لا تزيد من تكاليف إنتاج الخرسانة أو الفولاذ، بل تُقلّل من الانبعاثات من كلتا الصناعتين عن طريق تقليل الحاجة إلى تدفق الجير، وقد أثبتت الاختبارات الأولية التي أجراها “معهد معالجة المواد” نجاح إنتاج الإسمنت المُعاد تدويره على نطاق واسع في أفران الكهرباء.

وتتطلب عملية تسخين الحجر الجيري والمواد الأخرى داخل الأفران لإنتاج الإسمنت التقليدي 1450 درجة مئوية، وهي عملية تنبعث منها كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.

وفي حين أن البدائل، مثل الرماد المتطاير، يمكن أن تَحلّ مَحلّ ما يصل إلى نصف الإسمنت في الخرسانة، إلا أنها تتطلب التنشيط بواسطة الإسمنت المتبقي حتى يتصلب، كما أن المعروض من مثل هذه البدائل غير كاف لتلبية الطلب العالمي، الذي يبلغ نحو 4 مليارات طن سنويا.

ومن خلال اختبارات صارمة، وجد الباحثون أن دمج الإسمنت المستخدم مع أكسيد الحديد في خَبَث صناعة الصلب يُنتج مادة فعّالة للغاية، إذ أدى التبريد السريع لهذا الخَبَث إلى إعادة تنشيط الإسمنت دون إضافة تكاليف إنتاج الصلب. وعلى الرغم من أن الإسمنت المُعاد تدويره يحتوي مستويات أعلى من أكسيد الحديد مقارنة بالإسمنت التقليدي، فإن هذا لا يُؤثّر بشكل كبير على أدائه.

وتتوسّع عملية تصنيع الإسمنت بهذه الطريقة الكهربائية في كمبريدج سريعا، مع توقّعات بإنتاج ما يصل إلى مليار طن سنويا بحلول عام 2050، أي نحو ربع إنتاج الإسمنت العالمي الحالي.

ويأمل الباحثون أن يؤدي هذا الاختراق إلى تحويل صناعة البناء والتشييد لتكون أكثر صداقة للبيئة، في الوقت الذي يواجه فيه قطاع البناء ضغوطا متزايدة لتقليل بصمته الكربونية.