Všímáme si

Alternativní průmyslová výroba v Indii a Česku? Cihly i beton z odpadního popílku

V Indii, zemi s nejrychleji rostoucí populací světa, se ročně vyrobí dvě stě miliard cihel. Materiál pochází často z úrodné svrchní vrstvy půdy a výpal vyžaduje teplotu kolem 1000 °C. Pálená cihla je tradiční stavební materiál náročný na výrobu i vstupní suroviny. Je tu ale i jiná možnost, která využívá odpadní materiály a přitom má šanci zlepšit životní prostředí i podmínky dělníků.

Alternativní průmyslová výroba v Indii a Česku? Cihly i beton z odpadního popílku
Alternativní průmyslová výroba v Indii a Česku? Cihly i beton z odpadního popílku

Organizace Tata Center se sídlem v americkém Massachusetts před časem přišla na trh s indickými stavebními materiály s jasným cílem – snížit produkci tradičních cihel a pomáhat při řešení klíčového problému, jak efektivně využívat odpadní popílek, který vzniká při průmyslovém spalování. Výsledkem výzkumu a experimentů je geopolymer Eco-BLAC brick.

Co je geopolymer? Materiál, který vznikne smísením hlinitokřemičitanové suroviny v silně zásaditém prostředí za vzniku N-A-S-H gelu. Pod pojmem gel si většinou nepředstavujeme pevný stavební materiál. Z pohledu fyziky jde o jakoukoliv hmotu obsahující ve své struktuře rozptýlenou kapalinu.

Konkrétně Eco-BLAC vzniká rozštěpením křemíkové vazby v odpadním hlinitokřemičitanovém popílku, který zatím leží zcela nevyužitý na indických skládkách. Získaná trojrozměrná gelová struktura je pevná a velmi trvanlivá. Proces geopolymerizace probíhá i při pokojové teplotě, takže výroba Eco-BLAC cihel je ve srovnání s produkcí těch tradičních energeticky nenáročná a zanechává výrazně menší uhlíkovou stopu.

Od roku 2013 probíhá testování pevnosti v tlaku, trvanlivosti a nasákavosti, prozatím se slibnými výsledky. Po sérii dlouhodobějších testů bude možné začít tyto cihly vyrábět i průmyslově. Výzkumný tým z Tata Center si od alternativní cesty slibuje především zlepšení kvality života v průmyslovém velkoměstě Muzaffarnagar severně od Dillí.

Místní továrna, produkující nadměrné množství popílku, s týmem Tata Center nadšeně spolupracuje. V případě úspěchu by totiž funkční model mohla převzít řada továren napříč celou Indií. Výrobou cihel na bázi geopolymerního pojiva se zabývají další pracoviště například v Číně, Malajsii či Turecku.

Instituce Tata Center for Technology and Design je financována z prostředků nadace The Tata Trusts, kterou v roce 1932 založil sir Dorabji Tata. Majetný Ind před svou smrtí věnoval do fondu nadace veškeré své jmění v hodnotě kolem deseti milionů dolarů. The Tata Trusts, nyní spravovaná potomky zakladatele, podporuje vzdělání a výzkum, který přináší zlepšování životní úrovně Indů. Zároveň poskytuje i čistě humanitární pomoc během přírodních katastrof a jejich následků.

V současnosti řídí vlastní projekty a finančně podporuje neziskové organizace napříč celou zemí. Peníze získává z podnikatelské činnosti Tata Group, která čítá přes sto firem fungujících po celém světě a zaměstnává více než půl milionu lidí.

Továrny a elektrárny, které spalují uhlí a jejichž odpadním produktem je úletový popílek, existují také u nás. „Česká republika ročně vyprodukuje pět set devadesát kilogramů na osobu, což je nejvíce na světě,“ upozorňuje Vít Šmilauer z ČVUT.

Úletový popílek lze při splnění technických a zákonných podmínek využívat jako druhotnou surovinu například k výrobě cementu a betonu, ke stabilizaci či pro rekultivaci vytěžené krajiny. Jednu z variant využití popílku zkoumají a vyvíjejí i odborníci z Ústavu skla a keramiky VŠCHT ve spolupráci s Fakultou stavební ČVUT v Praze.

Od roku 2003 probíhá výzkum a vývoj betonu z hnědouhelného popílku s názvem POP beton, tedy POPílkový beton bez obsahu portlandského slínku. U názvu popílkový beton pozor na možnou záměnu s portlandským betonem s příměsí popílku, který se běžně používá ve stavebnictví a kde pojivo obsahuje vápník a vytváří se C-S-H gel. Strukturu POP betonu drží pohromadě geopolymer s N-A-S-H gelem.

„Jeho předností je vysoká chemická odolnost v agresivních prostředích a žáruvzdornost. A také třiapůlkrát menší produkce CO₂ oproti konvenčnímu betonu a využití úletového popílku jako druhotné suroviny. Podobné betony našly ve světě uplatnění jako reprofilační opravné malty kanalizačních stok, žáruvzdorné prvky, injektáže v podzemním stavitelství či protikorozní ochrany oceli. Nevýhodou POP betonu je složitější technologie výroby, vyšší cena – zhruba o deset až patnáct procent oproti konvenčnímu betonu, variabilita vstupních surovin s vlivem na zpracovatelnost a ohřev pro urychlení tvrdnutí,“ vysvětluje Jan Šmilauer ČVUT.

Jedna z prognóz předpovídá v Evropě odklon od spalování uhlí a vzrůstající podporu ekologicky šetrnějších zdrojů energie. Užitečný vynález v podobě cihly Eco-BLAC bychom tak v ideální budoucnosti nepotřebovali. Docent Jan Šmilauer, který se zabývá výzkumem POP betonu, však soudí jinak: „Odhaduji, že u nás a v Německu bude v dalších dvacet letech úletového popílku stále dost, spotřeba uhlí v Německu totiž roste, přestože čtvrtina elektrické energie pochází z obnovitelných zdrojů. Celá přeměna energetického trhu potrvá desetiletí, do té doby budou stále existovat konvenční uhelné elektrárny, a tím i popílek.“ V České republice končí osmdesát procent úletového popílku na skládkách a stále se hledají další rozumnější využití.