低碳镁基混凝土

文摘   2024-11-27 15:46   美国  

本系列在线讲座展示了一些创新实践以及为应对气候缓解和适应而出现的新型混凝土。与混凝土中心合作制作的新鲜混凝土是所有建筑专业人士共享知识的平台,为混凝土带来了新方法和新思维。Rajeev 和 Thomas 将介绍 Karbonite 开发的原理和工艺,利用天然丰富的硅酸镁和农业副产品作为混凝土制造的替代成分。这将包括创新的潜在低碳资质和部署进展。

https://www.youtube.com/watch?v=_fetiHOqHOY

欢迎大家参加今天的Fresh Concrete在线活动。这是今年的第三场活动,由混凝土中心与建筑中心合作举办。我是Elaine Dugard,混凝土中心建筑与可持续设计的主任,今天将主持本次活动并介绍我们的演讲嘉宾。

本系列活动旨在分享应对气候变化的新型混凝土和创新实践。这些技术为混凝土的生产和使用带来了新的思路,因此我们称之为“Fresh Concrete”。去年的活动录音可以通过提供的链接在线查看,同时也可以回顾2023年我们已经举办的活动。如果还没看过,欢迎大家去看看,里面有许多有趣的创新,不仅在混凝土的生产上,也在其使用和建筑方面,包括石墨烯增强混凝土、自愈合混凝土、能够被动充电的混凝土以及3D打印混凝土等。

今天的主题与这些创新密切相关,特别是关于Carbonite开发的一种低碳镁基混凝土,该混凝土有潜力通过镁硅酸盐和农业副产品的组合来生产。很高兴我们有Rajiv Sood,他是Carbonite的创始人兼董事总经理,以及Carbonite的联合创始人Thomas Brooke教授,他是慕尼黑工业大学合成生物技术的讲席教授。

在Thomas和Rajiv准备的同时,我想提醒大家,会议结束时会有提问时间。请在屏幕下方的问答框中提交您的问题,我会尽量在进行过程中提问。如果没有时间回答所有问题,我们将在会后将未回答的问题与Rajiv和Thomas分享,他们会直接回复您。如果您希望匿名提问,请告知我们。

现在,交给Rajiv和Thomas,谢谢大家。

大家好,欢迎参加本次网络研讨会,感谢您今天的参与。我是Rajiv Sood,接下来我将介绍Carbonite,这是一种环保的新型水泥生产方法。

在接下来的五年里,我们计划实现产量增长,但在接下来的三年内,我们希望与合作伙伴和行业专业人士一起扩大生产。Carbonite目前有一系列的商标产品,我们需要满足行业标准和认证。

Carbonite成立于2013年,致力于为建筑行业和公用事业部门提供绿色技术解决方案。我们的目标是实现全球碳中和发展,并希望与朝着这一方向前进的公司合作。

今年,我们的主要关注点是完成产品线的最终开发和水泥生产。我们计划首先进行产品开发,然后再推出免浇水泥。我们正在考虑多个产品线,并且将有授权机会,现在我们只想准备好产品。

众所周知,水泥的生产过程非常重要。我想强调的是,Carbonite提供了一种具有成本效益的机会,生产成本比普通水泥低21%,二氧化碳排放量减低65%。我们使用的生物废料是木质素的形式,作为配方的一部分,这也是一项碳捕集和储存的措施。

潜在的结果是实现碳零排放,现有的水泥厂可以通过一些改造来使用我们的产品。我们将在后续展示温度差异对产品燃烧的影响。

我们使用的矿物主要是橄榄石,其加热温度为700度,显示出与波特兰水泥相比,生产中减少了53%的热量需求。

我们不需要建立新的工厂,可以利用现有工厂,但需要进行一些调整,与主要水泥制造商的合作将帮助我们实现这一目标。电动窑炉是理想选择,我们也希望在这方面进行更多的研究和开发。

橄榄石是Carbonite的关键成分,我们已经与多家公司签署合同,确保橄榄石的供应,全球范围内储量丰富,绝无短缺。

Carbonite的几个特性包括:不需要酸来激活成分,使用的生物废料是关键成分,我们提供清洁技术解决方案,因其废料被重新利用。我们估计,生产Carbonite每公吨可捕获75至125公斤的二氧化碳。

我们还在实验海水的使用,虽然需要进一步开发,但这是我们未来研究与开发的一个方向。

我们的零排放目标大家都很清楚,我想强调的是Carbonite相较于波特兰水泥的优势,89%的橄榄石利用率,生产过程中节省了大量能耗。

我们目前考虑推出的市场产品包括砖块和铺路材料。我们正处于技术准备等级五的阶段,目标是实现全面生产。

Carbonite的理念始于2003年,经过多年的实验与专利申请,2017年获得专利,2019年组建了商业团队,预计在2023至2025年实现全面生产。

Bonham是我们的科学支持,Tom Sneggle在TM大学化学与创新材料系工作。这些人都在各自的领域中非常杰出,我期待着与他们在接下来的时间里合作。现在我将把话筒交还给Elaine,非常感谢大家的倾听,希望我能提供一些你们需要了解的信息。

感谢Rajiv,这为你的项目和产品做了很好的介绍。我很高兴欢迎Thomas Brooke,他在电话中,似乎是在法国。他将能够提供更多关于产品的技术信息。现在我将开始问一些问题,希望能收到一些问答。请大家踊跃提问。

橄榄石是这种材料的主要成分,我相信它是一种镁硅酸盐,对吗?其主要过程是将这种原材料磨碎,然后加热以释放其水泥性质。还有其他需要添加的东西吗?实际上,你的活化能量要低得多,温度在650到700度之间,过程中会释放水,而不会释放二氧化碳,因为它是一种氢氧化物矿物,这对碳足迹有很大优势。

此外,我们使用生物基材料来调节物理性质、结合时间和材料的粘度,这些都是来自食品工业或生物燃料行业的废料流。Rajiv提到的木质素实际上是来源于第二代生物乙醇工艺,该工艺已在商业规模上实施,但我们可以利用许多其他废料流,这在很大程度上取决于我们与之合作的地方基础设施。

这帮助回答了我下一个问题,即生物质产品为系统带来了什么。你提到这仍然是一个开发领域,潜在地,一旦识别出生物质的核心要求,可能会有不同的废料流提供所需的材料,以适应全球不同地区的废料流供应。

确实如此,我们必须考虑这些生物质资源的供应链和可用性,但我们已经与合作伙伴广泛研究过这些问题,并且已有可用的预混合材料,能够满足我们所供应的一些核心系统的行业标准,特别是对于砖块等有明确性能指南的产品。

我们已与我们的同事Tom Nilgas合作,他是一名无机化学家,同时也是建筑行业的专家,熟悉所有这些标准软件。

在这方面,我们收到了一些关于这种水泥在混凝土中潜在使用的提问。例如,关于高比例的矿渣水泥或次生水泥材料的早期强度增长,是否已对此进行深入测试?当然,早期强度增长取决于混合物。我们的系统可以与任何传统的波特兰水泥自由混合,实际上在早期强度发展上有协同效应。

Carbonite本身也有显著的早期强度增长。我们已经进行了测试,这些强度增长与行业标准相匹配。如果需要,我们可以提供一些可验证的数据。

因此,我们可以确认Carbonite产品不仅可以作为水泥使用,还可以作为次生水泥材料使用。我们进行了多次测试,将其与波特兰水泥和其他水泥材料的混合物进行比较,发现它们之间存在协同效应。在成本和二氧化碳排放方面也是如此。

如果在强度和成本与波特兰水泥相当的应用中,我们的产品将帮助您实现更大的碳负排放,而不会损失性能或增加成本。

我们可以利用波特兰水泥和我们的Carbonite混合物,以满足行业所需的增强性能。

我们已确定该产品可以作为混合材料使用,关于成本比较方面,我想您提到的比较是针对水泥的,现在有些具体问题是关于混凝土的。您能否提供对混凝土中可能使用的水泥数量的比较?

我们可以对50%、25%或70%的混合物进行成本分析。我们已经进行了这些混合的计算,成本将直接反映在混合物中。因此,您可以将之前在屏幕上显示的数字与波特兰水泥进行比较,混凝土中所需的水泥量是相似的。

在使用性能方面,关于地质工程的问题,有人询问其在地面中的暴露等级表现如何。我们已经进行了老化测试,结果与行业标准相当。

Rajiv提到的海洋应用变得愈发重要,我们必须采取保护措施来应对气候变化引起的海平面变化。目前我们正在进行相关测试。

许多问题都与测试有关,因为这是任何新产品面临的关键挑战。我们有一个关于防火的问题,您是否已经进行过相关测试,或者这是否是下一阶段的测试?

确实,这是下一阶段的测试,我们尚未进入防火安全测试。正如您所想,英国和欧盟的规定有所不同,我们的团队在德国和英国都需要考虑这两个监管框架。

从根本上讲,您不必担心会出现任何问题,因为产品中的成分本身没有可燃物,都是已经加热过的矿物质。然而,关于嵌入钢材的防火保护能力以及在水分含量方面的表现仍需进一步开发。

在耐久性和长期视觉方面,关于产品的颜色有些人会提问。它的确是棕黄色的,因为与橄榄石中的副矿物有关,但可以根据橄榄石的等级进行调整。我们长期使用的产品中,这种米黄色没有变化。关于泛霜现象,我们没有遇到过,偶尔它是想要的效果。

我们尝试将荧光材料嵌入产品中,以实现夜间发光的效果。这一切都是可能的。

所以,关于泛霜现象,我们的产品没有出现这种情况,但我们确实有荧光砖,这非常令人兴奋。

我刚刚没有说清楚,刚才有一个问题,我预期会被问到,那就是你们的技术与Ceratex之间的主要区别是什么。Ceratex在我们的一些混凝土未来活动中有介绍,在英国也越来越受到关注,作为一种基于橄榄石的技术。你能回答这个问题吗?这可能需要一些背景知识,或者你对Ceratex了解得不够多?

我对Ceratex了解不够,可能Raj会知道一些。我不想在这方面发表评论,因为我对Ceratex了解不够。不过我知道他们在配方中提到过橄榄石,而我们是将橄榄石进行燃烧,所以在某些方面是有区别的。此外,我们从零开始制造产品,我不太清楚Ceratex的具体情况,所以不想评论。

与其他创新进行比较确实有些困难,但我确实预料到这个问题会被提出,因为我们现在开始听到很多关于橄榄石作为材料来源的信息。作为一种镁硅酸盐,它具有水泥特性,因此人们自然会将这两者进行比较,这是非常有趣的。我要提到的是,橄榄石有许多重要的供应商,我们知道它是一种丰富的资源,但橄榄石有不同的等级,我们可以在我们的产品线中利用这些不同的等级。我们一直在与供应商进行谈判,他们愿意提供橄榄石,我们也有书面邮件和交货时间等信息,因此在原材料橄榄石的供应方面没有问题。

我想让大家知道这一点,因为我知道关于橄榄石的讨论已经进行了很长时间,实际上从1977年就开始了。所以,我想说的是,真正的供应是可行的。

非常好,谢谢你。那么,我正在浏览许多问题,试图找到一些稍微不同的问题。我想了解一下你们目前的进展,迄今为止你们能生产出多少混凝土?

目前是在实验室规模,还是说已经达到演示规模了?

在演示规模方面,我们现在能够生产大约半吨混凝土。

我们也在与一些人讨论在英国的多个测试地点进行测试。因此,我们正在讨论我们的第一个测试区域,以便在英国市场上真正立足,看看他们如何接触、体验和观察我们的产品。

有一个有趣的问题,关于波特兰水泥基混凝土与橄榄石的结合,作为一种产品,我想问一下,这是否可能用于修复混凝土结构?

老实说,这是我们测试过的,因为修复现有结构是非常具体的。我们必须区分微裂缝和宏观裂缝,后者涉及到钢材腐蚀或建筑物较大部分的脱落,这需要不同类型的水泥。你可能知道,还有其他活动在进行,比如利用细菌或真菌来修复微裂缝,而Carbonite产品并不是用于这种微裂缝的修复,而更适合宏观修复。

谢谢,是个不错的问题,但考虑到我们最近使用的材料,结合两者确实是一个有趣的领域。

我知道有很多问题,但我们恐怕没有时间逐一解答,感谢所有提问的人。最后一个问题与产品的环境产品声明(EPD)有关,我相信你们还没有完成这些工作,但这确实提出了关于验证数据的问题。你能否谈谈你们产品相关的文件和支持信息?

我们使用大学的设备验证了数据,并与建筑化学系的负责人和创新材料的Tom Nogus教授合作,经过了标准测试,这些材料都是可验证的,符合规范。从这个角度来看,我们对自己拥有的数据非常有信心。

下一阶段肯定是扩大规模,在扩大规模时需要进行大型的监管测试,这仍然在进行中。

这是我们非常期待的下一个阶段。非常感谢你们今天的分享,让我们更深入地了解Carbonite。再次感谢你们的参与,看到这样的国际合作来解决这个问题非常棒。

现在我将分享我的屏幕,介绍本年度“新鲜混凝土”系列的最后一场活动。下一个也是最后一场活动将在7月26日星期三举行,时间是下午一点。这一场的主题是“生长混凝土”。Thomas刚才提到使用细菌修复裂缝,BioXarok开发了一种从零开始生长混凝土的技术。BioXarok的创始人和首席执行官Liv Anderson将在一个月后加入我们,提供更多信息。你们可以通过混凝土中心和建筑中心的网站预订参加。

再次感谢今天的演讲者,感谢大家的参与,期待在7月的最后一场活动中见到你们。非常感谢!


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我们将世界先进的混凝土技术和工艺介绍给国内同行,希望对大家有所做启发和帮助!文末有打赏接口。期待你的肯定和支持!








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