PREDSTAVITEV PROJEKTA

Sinteza in karakterizacija alkalijsko aktiviranih pen na osnovi odpadnih materialov

Alkalijsko aktivirani materiali (AAM), imenovani tudi geopolimeri, so okolju prijazna in tehnično sprejemljiva alternativa cementu, betonu in keramiki. Za pripravo AAM so potrebni (i) izhodni materiali, ki vsebujejo SiO₂ in Al₂O₃ v zadostnih količinah in v reaktivni obliki in (ii) alkalni aktivatorji v raztopini (večinoma NaOH, KOH, Na-vodno steklo, K-vodno steklo). Ko se ti dve komponenti mešata, najprej poteka raztapljanje in transport elementov (Al, Si) v alkalnih aktivatorjih, nato pa s polikondenzacijo Al in Si nastane alumosilikatno omrežje, ki je lahko amorfno ali delno kristalizirano.

Primerni izhodni materiali za AAM so termično aktivirana glina, naravni pozzolani (npr. vulkanski pepel) ter različne vrste industrijskih odpadkov, kot so pepel (elektrofiltrski pepel, pepel iz rešetk…) in različne žlindre. S procesom alkalne aktivacije je možno pridobiti raznovrstne materiale, ki bi lahko nadomestili tradicionalne gradbene proizvode, kot so denimo bloki, plošče, tlakovci, robniki, proizvodi,ki morajo prenesti visoke temperature in materiali za določene industrijske namene (npr. izolacijske plošče).

Alkalijsko aktivirane pene se pridobijo tako, da dodamo ustrezna sredstva za penjenje k alkalijsko aktivirani gošči. Tovrstne pene so tudi ena najbolj obetavnih vrst alkalijsko aktiviranih materialov zaradi potencialno višje dodane vrednosti. Takšne pene so negorljive in dimenzionalno stabilne ter imajo visoko trdnost in dobre izolacijske lastnosti.

Glavni cilj tega projekta je razviti nove, lahke alkalijsko aktivirane pene na osnovi mešanice različnih sekundarnih surovin (elektrofiltrski pepel, žlindra in odpadno steklo). V sklopu projekta bomo proučili tudi različna sredstva za penjenje ter stabilizatorje (oboje v različnih razmerjih) za dosego visoke poroznosti (Al prah, H₂O₂, NaOCl, SDS). Poleg tega, da se kot izhodni material uporabijo odpadni materiali, je dodatna prednost takšnih pene (v primerjavi s komercialno dostopnimi anorganskimi penami), da se proizvaja pri temperaturah, ki so nižje od 100° C. Tako dobljen proizvod pa je stabilen tudi pri povišanih temperaturah (pričakovano do 1000 °C).

Za doseganje teh ciljev se bo projekt osredotočil na:

identifikacijo lokalnih odpadkov, ki bi se lahko uporabili pri proizvodnji alkalno aktiviranih materialov,
izbiro primernih kombinacij izhodnih materialov in alkalijskih aktivatorjev s pristopom DOE (Design Of Experiment) za doseganje optimalnih lastnosti,
identifikacijo primernih penilcev in sredstev za stabilizacijo pene za dosego visoko porozne strukture,
karakterizacijo AAM pene pri sobni temperaturi in pri povišani temperaturi (do 1000° C),
kvantifikacijo okoljskega odtisa tovrstne tehnologije in izdelkov s pomočjo LCA analize.

Projekt je razdeljen na šest delovnih sklopov vezanih na specifične cilje projekta, izvajata pa ga ZAG – Oddelek za materiale in IJS – Oddelek za napredne materiale. Obe skupini imata že veliko izkušenj pri pripravi in kvantifikaciji penjenih materialov iz različnih izhodnih komponent.

Pridobljeno znanje bo podlaga za razvoj različnih novih izdelkov na osnovi odpadkov, ki se trenutno odlagajo na deponije in so potencialno škodljivi za okolje. V projektu bomo tako pridobili novo interdisciplinarno znanje, kjer bodo tehnični vidiki tehnologije in proizvodov združeni z okoljskimi vidiki.

Projekt je financiran s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost RS (ARRS) pod oznako J2 9197: »Sinteza in karakterizacija alkalijsko aktiviranih pen na osnovi odpadnih materialov«.

ČLAN

Zavod za gradbeništvo Slovenije
Dimičeva ulica 12, SI-1000 Ljubljana
+386 (0)1 280 42 00
info@zag.si
www.zag.si

Institute Jozef Stefan
Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana
+386 (0)1 477 32 00
info@ijs.si
http://www.ijs.si

Fokusno področje

Sekundarne surovine