Cement ingår som bindemedel i betong, är världens mest använda byggmaterial men står också för upp till 8 procent av de globala koldioxidutsläppen. Och då är 75 procent av den infrastruktur som behövs år 2050 inte ens byggd. På Chalmers pågår forskning i flera olika projekt för att minska andelen cement och ersätta med mer hållbara material – men också för att låta cementen jobba för oss.
Arezou Baba Ahmadi är forskarassistent vid byggnadsteknologi, Institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik, och forskar om nya cementbaserade material med lägre miljöpåverkan än befintliga. Hon och kollegorna i forskargruppen hon leder jobbar på bred front med olika typer av tekniker för ny cement. Utgångpunkten är att det inte finns en generallösning, utan att olika metoder behöver kombineras och att utvecklingen av det som redan fått genomslag behöver fortsätta.
En lösning handlar om att tillsätta så kallade pozzolaniska material, vilket romarna använde i form av vulkanaska i sin betong redan för 2000 år sedan, för att minska andelen cement. Ett nyligen startat projekt finansierat av Familjen Thomas stiftelse handlar om att bedöma vilken kapacitet sådan betong har för att fånga in koldioxid ur luft, en variant på den populära CCS-tekniken. På så sätt kan man både minska cementbehovet samtidigt som man lagrar den infångade koldioxiden i materialet – för en effektivare minskning av mängden koldioxid som avges i cementtillverkningsprocessen.
– I forskargruppen har vi fokuserat på olika typer av lösningar som handlar om att bli mindre beroende av den vanligaste typen av cement som är känd som Portland-cement. Tekniken med koldioxidinfångning är en viktig pusselbit, men vill man uppnå koldioxidneutralitet med mindre kostnader för det tillverkade materialet behöver vi komplettera med fler alternativ, säger Arezou.
Slagg från grön metallindustri kommer till användning
I ett nytt stort projekt finansierat av Tillväxverket ska Chalmers tillsammans med tillverkaren Cemvision samt LKAB, Vattenfall och RTW Aachen vidareutveckla och kombinera två etablerade cementteknologier för få fram en cement med ett världsunikt ultralågt koldioxidavtryck. Det finns en del alternativa bindemedel som är relativt okända i den svenska byggbranchen och ett av dem är SSC (Super Sulfated Cement). Bolaget Cemvision utvecklar nu en modern variant på ytterligare ett bindemedel, som har fördelen att det i hög grad kan produceras med hjälp av restmaterial från i första hand metallindustrin där koldioxiden drivits bort redan i den ursprungliga processen.
– Stål- och metallindustrin genererar cirka 1,3 miljoner ton slagg per år bara i Sverige, och i nuläget är det bara en tredjedel av slaggen som kan användas som cementersättning. Med vårt projekt utvecklar vi teknik för att kunna använda upp till 90% av de här restmaterialen som cement, berättar Arezou.
Den gamla koldioxidintensiva masugnsbaserade tekniken som stålindustrin traditionellt använt, avvecklas gradvis till förmån för direktreducerad järnteknik som också har potential för elektrifiering. Tillgången på masugnsslagg kommer därmed minska och förvärra den globala bristen på cementersättningsmaterial med låga koldioxidutsläpp. De återstående slaggerna, som de framtida slaggerna från ljusbågsugnarna från den elektrifierade stålindustrin, kräver dessutom ny teknik.
– Vi utvecklar teknik för att maximera användbarhet och koldioxidnytta både hos befintliga och framtida restmaterial, oavsett vilken typ av cement som blir dominerade på den svenska marknaden i framtiden. I det här projektet har vi både tillverkare och slutanvändare med oss vilket ger en stark potential för tillämpning, säger Arezou.
Utveckling av material för framtida behov
Målgruppen för det nya materialet är i första hand betongindustrin och samhällsnyttiga företag som kräver stora mängder betong i bostäder, infrastruktur, gruvdrift, energiproduktion och andra typer av byggande. Något som också varit incitament för aktörer som LKAB och Vattenfall att vara med i projektet. På frågan om tiden för cement är utmätt och vad som i så fall kommer efter, har Arezou ett säkert svar;
– Det som kommer att ändras är sättet vi optimerar materialet, men en produkt som är enkel att tillverka, kostnadseffektiv, fungerar som bindemedel och finns lättillgänglig i närmiljön där den produceras kommer alltid att behövas. Vad vi kallar den och hur den tillverkas kommer kanske att förändras, men konceptet kommer att finnas kvar.
*SuperSulfat cement (SSC)
Om projekten
Projektet Post Norm Supersulfated Cement är ett samarbete mellan RWTH Aachen University, Vattenfall, LKAB och Cemvision. Den totala budgeten för projektet uppgår till 24 MSEK varav Tillväxtverket står för ca 20 MSEK. Resterande är industriell samfinansiering.
Projektet “Evolution of pozzolan incorporated concrete: Resistance to Carbonation (Carbo-Crete) Finansieras med 7,5 MSEK av The Thomas Family Foundation
- Docent, Byggnadsteknologi, Arkitektur och samhällsbyggnadsteknik