Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikön tutkijat ovat löytäneet todisteita uuden magnesiumsilikaattisideaineen muodostumisesta.
Uusi sideaine voi vähentää sementtipäästöjä
Oulun yliopiston tutkijoiden tekemä sementtikemian läpimurto vaatii vielä jatkotutkimusta.
04.06.2021
Teksti Esko Lukkari kuvat Oulun yliopisto
Sementtimäinen sideaine voi mahdollistaa sementin valmistuksen ilman sen erittäin suuria raaka-aineiden hiilidioksidipäästöjä.
Sementtiteollisuus tuottaa nyt kahdeksan prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä, joista puolet on hankalia raaka-ainepäästöjä. Oulun sideainetutkimusta rahoittivat Euroopan unionin tutkimus- ja innovaatio-ohjelma Horisontti 2020 ja Suomen Akatemia.
Tutkimusta tehdään yhteistyössä Sheffieldin yliopiston (professori John Provis) sekä Oulun yliopiston NANOMO-yksikön kanssa (dosentti Wei Cao). Väitöskirjatyö rahoitetaan Euroopan unionin tutkimukseen ja innovaatioihin keskittyneestä Marie Skłodowska-Curie COFUND -ohjelmasta (Horisontti 2020). Se kuuluu myös osaksi teollisten sivuvirtojen hyödyntämiseen keskittynyttä InStreams-osaamiskeskusta.
Kalsium-pohjainen Portland-sementtiteollisuus on rakennusteollisuuden suurin hiilidioksidipäästöjen aiheuttaja. Parin seuraavan vuosikymmenen aikana sementin kulutuksen odotetaan kasvavan merkittävästi kehitysmaiden suuren kysynnän vuoksi. Siksi sementinvalmistuksen hiilidioksidipäästöjen vähentämisen on entistä kiireellisempää.
Väitöskirjatutkimus pohjana
Rakentamiseen ja sementinvalmistukseen liittyvän hiilijalanjäljen pienentäminen on Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikön ensisijaisia tutkimusaiheita. Väitöstutkija Harisankar Sreenivasan työskentelee niiden parissa ohjaajanaan apulaisprofessori Päivö Kinnunen. Sreenivasanin väitöskirja keskittyy magnesiumia sisältäviin vaihtoehtoisiin sementtimateriaaleihin.
Tutkijat ovat saaneet todisteita rakenteeltaan amorfisen magnesiumsilikaattifaasin (AMS) muodostumisesta. Tämän faasin muodostuminen vahvistettiin käyttäen apuna edistyneitä karakterisointitekniikoita, kuten pyyhkäisyelektronimikroskopialla (SEM) ja NMR-spektroskopialla.
Sideainefaasin olemassaoloa ja ominaisuuksia ei ole aiemmin suoraan havaittu. Faasin pääkomponentit ovat magnesium ja pii, joilla on merkittäviä etuja kalsiumpohjaisiin sementteihin verrattuna. Suomessa on valtavia määriä magnesiumia ja piitä sisältäviä teollisia sivuvirtoja. Sivuvirrat eivät ole karbonaattipohjaisia, jolloin niiden hyödyntäminen raaka-aineina mahdollistaisi sementtisen sideaineen tuotannon ilman hiilipäästöjä.
Tutkimustyö julkaistiin sementtitutkimukseen keskittyvässä, alan arvostetuimmassa tieteellisessä lehdessä Cement and Concrete Research.
AVAINSANAT
Oulun yliopisto