Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Geopolymer Valley: Nitky směřují do České republiky

26.08.2007  |  zdroj: Technik  |  476× přečteno      vytisknout článek

V roce 1974 francouzský profesor chemie Joseph Davidovits přišel s objevem, že každý kámen se dá vytvořit uměle.

Starověké stavby nás udivují nejen svou technickou nebo uměleckou jedinečností, ale především dlouhodobou stálostí použitých materiálů, která je dána chemickým a fázovým složením stavebního materiálu.

Archeologické nálezy u měst Ur a Chaldees ukázaly, že se zde cihly připravovaly ze směsi popele a vápna. Ve starověkém Římě se jako materiál na výrobu stavebních hmot začal využívat sopečný produkt - pucolán. Tento typ stavební hmoty se již velice podobal modernímu, patentovanému v roce 1824 Josephem Aspdinem. Na počátku 20. století se začíná vědecký svět zabývat tzv. alkalicky aktivovanými cementy. S postupem výzkumu v této oblasti se v USA začal objevovat termín chemicky vázaná keramika.

DAVIDOVITSOVA TEORIE ŠOKOVALA SVĚT

V roce 1974 francouzský profesor chemie Joseph Davidovits přišel s objevem, že každý kámen se dá vytvořit uměle. Novou hmotu nazval geopolymer. Současně ho zaujala záhada egyptských pyramid natolik, aby se pokusil dokázat, že již před více než 4500 lety znalo lidstvo dosud nejdokonalejší stavební materiál na planetě Zemi. Nakonec dospěl k závěru, že Egypťané využili období záplav, svezli písek z nejbližšího okolí, napěchovali ho do forem (předem připravené dřevěné šalování.), smísili s aktivačními prostředky (vápenec, voda, jíl, soli) - a slunce změnilo směs v litý kámen. U egyptologů tehdy vyvolal doslova pobouření. Dnes vše nasvědčuje tomu, že měl pravdu.

Odvážná hypotéza se opírá o náročné laboratorní zkoušky, například nukleární rezonancí, prokazující, že nerost, ze kterého jsou pyramidy postaveny, obsahuje vodu a pohlcuje záření. To se u přírodního kamene nemůže stát. Při zkoumání kamenů z pyramid byly také uvnitř hmoty nalezeny vlasy. A ještě něco. Když Davidovits pořídil průřez kvádrem z pyramidy, zjistil, že je ve spodní části hustší než v horní. Profesor tak rozbil názor o využití jakýchsi ramp postavených v ostrém úhlu ke zvedání kamenných bloků. Nehledě na to, že jeho teorii podporují i dochovaná vyobrazení a hieroglyfický zápis na čtyřech staroegyptských tabulkách.

GEOPOLYMER, MATERIÁL 21. STOLETÍ

Pod pojmem geopolymer se skrývají anorganické uměle vyrobené (polymerní) materiály, připravované reakcí základních hlinito-křemičitanových minerálů v zásaditém prostředí za normální teploty a tlaku. Tato reakce se označuje jako geopolymerace. Její pomocí lze využít řadu odpadních surovin a přeměnit je na plnohodnotné geopolymerní materiály.

Geopolymery jsou na první pohled nerozeznatelné od kamene, svými atributy jej však převyšují. Nabízejí velké množství modifikací a dosažení jedinečných kombinací vlastností, díky nimž materiál přečká tisíciletí. Patří k nim především vysoká pevnost v tlaku a odolnost vůči kyselým dešťům, ohni i bakteriím, respektive, vzhledem k plně anorganické skladbě geopolymerů, vůči vysokým teplotám (do 1000°C), při kterých již nelze použít cement. Také přívlastek "materiál šetřící životní prostředí" je na místě, při jejich přípravě se totiž vznik emisí CO2 snižuje o více než 50 %.

Geopolymery nabízejí různorodé uplatnění. Pro svou extrémní odolnost mohou sloužit především jako vynikající izolace a stavební materiál. První aplikace ve stavebnictví pocházejí z let 1972-1976, kdy byl geopolymer nanášen na dřevotřískové desky, aby zvýšil jejich ohnivzdornost. Geopolymerní cement Parament byl zase použit pro opravu letištní plochy v Los Angeles. V brzké době lze očekávat využití geopolymerů při výstavbě silnic, protihlukových stěn, mostů, budov a jiných původně betonových staveb. Do budoucna pak může být velmi podstatná stabilizace nebezpečných a radioaktivních odpadů pomocí geopolymerních matric (tzv. solidifi kace).

Světoborný nález ale zároveň v sobě skrývá i riziko zneužití. Umožňuje například sériovou výrobu věrných, od originálu běžnými technikami zkoumání nerozeznatelných replik uměleckých předmětů. Pozitivní využití je nasnadě: restaurování soch či architektonických památek. Rizikem je padělání a růst černého trhu.

BETON VERSUS GEOPOLYMER

Podle Davidovitsovy teorie "pyramidové" tvárnice obsahují 93-97 % složek přírodního vápence, zbytek tvoří pojivo. V něm převládá kaolinitický jíl z vápence v Gíze, podstatný je přídavek žíravé sody (ta pochází ze spalování palmového dřeva a natronové soli), která výslednou hmotu pojiva změnila v geologické lepidlo. Egypťané tak vytvořili geopolymerický cement chemicky srovnatelný s přírodním kamenem, který pojí skály. To je důvod, proč geologové nemohou klasickou metodou krystalografické analýzy rozlišit přírodní vápenec od umělého. Vynalézavost a um tvůrců si zaslouží obdiv: kdyby byly egyptské pyramidy postaveny z nejkvalitnějšího současného betonu, byly by se už dávno rozpadly.

Co je předností geopolymerů ve srovnání s betonem? Výrazně vyšší pevnost v tlaku. Standardní portlandský cement odolává asi 30 MPa (megapascalům), speciálně upravený až 60 MPa, geopolymer přibližně 100 MPa. Produkt má také schopnost bezpečně ukládat nejrůznější komponenty. Cokoliv do něho "nasypete", každou částečku hermeticky a nerozbitně zapouzdří. Pouzdra pak k sobě přirostou, tím vznikne nový materiál, bez rizika, že z něho něco unikne. Malé srovnání: Při výrobě jedné tuny cementu uniká do ovzduší tuna kysličníku uhličitého. Při roční produkci jde o miliardu osm set milionů tun, což je šest až osm procent veškerého množství emisí, způsobujících skleníkový efekt. Při výrobě geopolymerů se do ovzduší nic nevypouští - více než plnohodnotná náhrada cementu. Je utopií, že by beton okamžitě nahradily, v budoucnu ale mohou účinně pokrýt zvýšení poptávky. V současnosti v tom brání příliš vysoké výdaje na jejich přípravu.

HLEDÁ SE VÝROBNÍ TECHNOLOGIE

Proto geopolymery zatím nemohou soupeřit s cementem, dokud se nenajde cenově dostupné technologické řešení. Bude-li výroba geopolymeru jednodušší, levnější a ekologicky příznivější, je předpoklad, že geopolymery cement zcela nahradí. Profesor Davidovits propracoval už kdysi technologii výroby až na úroveň patentů. Ty pak odkoupily světové cementárny a - uložily je do šuplíku.

Při hledání možného řešení může napomoci jedna důležitá skutečnost. Na světě existují ložiska pro výrobu geopolymerů, která se už nemusí aktivovat (tedy tepelně zpracovat při teplotě 600-700°C). Znamená to, že pak při výrobě geopolymerů nevznikají žádné emise. V tuto chvíli jsou známa dvě taková ložiska. První se nachází v Austrálii, druhé v České republice.

BUDOUCNOST "JMÉNEM" ZBŮCH

Český trumf pro ekologickou výrobu geopolymerů představují haldy lupku poblíž Zbůchu u Plzně. Právě tady se v současnosti chystá zahájit výrobu geopolymerů ERIGA - Evropský výzkumný ústav profesora Davidovitse pro aplikaci geopolymerů. Za českou stranu se na projektu podílejí především ing. Vaněk, ředitel brněnské společnosti TIMBERLAND a přerovská firma PSP Engeneering, dodavatel technologie pro průmyslovou výrobu geopolymerů. Náš stát se tak stane první zemí na světě, která začne tento materiál budoucnosti vyrábět ve velkém.

Lupek je odpad z těžby černého uhlí. Původně se nacházel ve slojích (vrstvách) nad vrstvami uhlí. Tím, že se jedná o materiál málo kompaktní, který by se při rubání uhlí na horníky zřítil, bylo nutné ho odtěžit. Postupem času směs kaolínů a jílů s poměrně velkým množstvím organických látek vytvořila v západočeském Týnci, vedle vozového depa ČD Zbůch u Plzně, haldy, vysoké až 70 metrů. Celkovým množstvím představují "náhradu" za cement pro celou ČR zhruba na 20 let.

Na haldách došlo k samovznícení materiálu, takže výše zmíněný proces aktivace už zde proběhl přírodní cestou. Uvnitř haldy hoří neustále, ale jde o endogenní (tedy vnitřní) hoření hlušiny s minimem kyslíku. Oxid uhličitý se při tomto procesu uvolňuje už dlouhá léta, ovšem v téměř neměřitelném množství. Více ho unikne jen tehdy, když hoření pronikne na povrch. Právě teď přišel čas, aby se z "kontrolovaného odpadu" stala výrobní surovina.

Masovou výrobu geopolymerů ovšem zatím ERIGA neplánuje. Od spuštění výrobního procesu, který je plánován na srpen 2007, půjde jen o doplněk výroby cementu - byť výslednou kvalitou nesrovnatelně lepší a ekologicky významný. Není vyloučeno, že právě zde stojíme na prahu "tiché materiálové revoluce". Pro její vypuknutí už se čeká jen na schvalovací atesty.

GEOPOLYMEROVÍ ODBORNÍCI ZE ZLÍNA

K největšímu rozvoji geopolymerů dnes dochází v Asii, Číně, Austrálii, v Indii. V těchto oblastech existuje řada institucí participujících v tomto oboru na velkém množství projektů. Aby Evropa udržela krok a rostla stejnou rychlostí, hledal profesor Davidovits strategické místo na starém kontinentu. Nakonec padla volba na Českou republiku.

ERIGA však není jedinou geopolymerfní aktivitou na našem území. Od září 2007 má odstartovat ještě jeden převratný projekt: výuka samostatného oboru Geopolymery na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně. Opět půjde o celosvětovou premiéru. Dvouleté magisterské studium zahrne celkem pět specializovaných předmětů a 4 témata na doktorandské práce. Počítá se se zapojením odborníků z celého světa a s možností studia v zahraničí (podobné aktivity vyvíjí univerzita v australském Perthu, ve výzkumu a vědecké propagaci geopolymerů se angažuje rovněž kníže Hans Adam II. Lichtenstein), promoce bude opět ve Zlíně. Autorem skript a školitelem následného doktorandského studia bude profesor Davidovits.

Otevření studijního oboru je v představách profesora úzce spjato s předchozím zahájením projektu ERIGA. Má-li se v otázce geopolymerů pokročit dále, je nutné mít možnost ověřovat si získané vědomosti v praxi, zdůrazňuje Davidovits, zarytý odpůrce "abstraktních" teorií, zaměřených na tento materiál. Jen za takových podmínek má zlínský projekt smysl. ERIGA má v tomto směru fungovat jako základna aplikovaného výzkumu.

NAPLNÍ GEOPOLYMERY VZBUZOVANÉ NADĚJE?

Poznání o vzniku egyptských pyramid vede k zamyšlení nad možnostmi geopolymerů. Přestože se jedná "pouze" o znovuobjevení principů známých již Římanům, nynější věda umí jevy dokonale vysvětlit, i když je neobjevila, s její pomocí pak lze vytvořit alternativní stavební materiály s řadou zajímavých vlastností. A geopolymery tu jsou, aby nám pomohly stavět budoucnost.


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Zveme Vás na akci
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist