„Знате, цемента је свуда“, каже Николаос Власопоулос, инжењер заштите животне средине на Империал Цоллеге у Лондону, док је седео у јарко осветљеној конференцијској сали у замагљеној седмоспратној згради коју је држала тема разговора. "Све је око нас."
Из ове приче
[×] ЗАТВОРИ
Сан Николасоса Власопулоса је да развије нови материјал чија производња, за разлику од традиционалног цемента, апсорбује угљен диоксид. Ако буде успешан, помогао би да се смањи главни фактор климатских промена - и поднео је захтев за храбар напредак у грађевинским технологијама. (Јохн Риттер) 
Новацелова пилот фабрика прва је цементара у централном Лондону још од римских времена. (Алекс Маси) 
Власопоулос је радио у фабрици цемента са својим ујаком, који га сада задиркује: „Затворићеш мој посао.“ (Алек Маси) 
Новацем планира прво тестирати свој експериментални цемент (горе: узорковани блокови) у структурама попут паса и дворишта. (Алекс Маси) 
Фото галерија
Прошле године је свет произвео 3, 6 милијарди тона цемента - минералну смешу која се очврсне у бетону када се дода води, песку и другим материјалима - и та количина би се могла повећати за милијарду тона до 2050. Глобално, једина супстанца коју људи користе више него бетон, у укупној запремини је вода.
Цементове врлине, каже Власопоулос, дуго су биле јасне: јефтина је, поучна и помало необјашњива, постаје тврда као стијена. Али још један важан детаљ се ретко признаје: Цемент је прљав. Није прљав као у вашој одећи - иако тај проблем вековима вребају грађевински радници. Кључни састојак су кречњак, углавном калцијум карбонат, остаци гранатираних морских створења. Рецепт за прављење цемента захтева загревање кречњака, који захтева фосилна горива. А када се загрева, кречњак шаље гас угљен-диоксида који лебди у атмосфери, где задржава топлоту, доприносећи глобалном загревању. Производња цемента је одговорна за 5 процената светске емисије угљен-диоксида у свету; у Сједињеним Државама само потрошња фосилних горива (за транспорт, електричну енергију, производњу хемијских производа и друге сврхе) и индустрија гвожђа и челика ослобађају више гасова са ефектом стаклене баште. А с процватним земљама као што су Кина и Индија које користе цемент како би изградиле свој пораст, прљавштина цемента је једна од главних недостатака глобализације.
Ако огроман допринос цемента загађењу ваздуха у широј јавности увелике превиђа, Власопоулос (31) је тога свестан већ неко време. Одрастао је у Патрасу, грчкој луци. Отац му је био инжењер, а мајка је радила у банци, а током Власопулосовог лета кући са колеџа Димокритион Панепистимион Тхракис, где је студирао инжењерство животне средине, радио је у фабрици цемента са ујаком. Ово је било случајно. Његов је посао био састављање опреме која мјери ниво емисије угљен-диоксида. Били су високи; обично фабрика производи скоро тону угљен-диоксида за сваку тону цемента. Власопулос је сматрао да је посао занимљив, али у будућности није видео цемент. Било је досадно, било је старо, било је прљаво.
Потом је један од његових професора на Империал Цоллегеу, где је радио магистрирање инжењера, добио средства за испитивање нове врсте цемента коју је направила аустралијска компанија. Професор, Цхристопхер Цхеесеман, наговорио је Власопулоса да сарађује на пројекту и стекао је докторат. "Ово је била прилика да учиним неко лепо дело", рекао је Власопоулос на уобичајено подцењен начин.
Људи покушавају да направе бољи цемент још од почетка историје. Пре више од 2.000 година, Римљани су осмислили мешавину креча, вулканског пепела и комада камена за формирање бетона, који је коришћен за прављење лука, споменика и грађевина - лепка раних градова - укључујући Пантеон и Колосеум. 1820-их, у Леедс-у у Енглеској, око 200 миља од Империал Цоллегеа, камени зидар по имену Јосепх Аспдин изумио је савремени цемент. Аспдин је у својој кухињи грејао препарат од фино млевеног кречњака и глине. Након што је додао воду, смеша се очврснула. Воила - настао је грађевни блок индустријске револуције. Пошто је материјал изгледао као популарни грађевински камен са острва Портланд, Аспдин је свој изум назвао Портланд цементом. Патент издат 1824. године био је за „побољшање начина производње вештачког камена“.
Аустралијски програмери испробали су нови рецепт, мешајући Портланд цемент са магнезијум-оксидом. Надали су се да ће смањити емисију угљеника јер магнезијум оксид може да заузме место вапненца, а магнезијум оксид не мора да се загрева на тако високој температури. Вапненац се мора загрејати на 2600 степени Фаренхеита, али магнезијум оксид се може припремити за цемент на 1.300 степени, температури која се може постићи биомасом и другим горивима која ослобађају мање угљеника, смањујући потрошњу фосилних горива.
Али Власопоулос је брзо открио да та мешавина не смањује укупну емисију угљен-диоксида. У неким тестовима емисије су се готово удвостручиле, јер се сам магнезијум оксид ствара загревањем магнезијум карбоната, процеса који ослобађа угљен диоксид.
„Сећам се да сам се осећао веома разочарано јер када видите да пројекат на којем радите није заправо оно што сте мислили да ће то бити, губите мотивацију“, рекао је. "Али сматрали смо да је то веома вредан пројекат, вредна идеја, па смо покушали да нађемо други начин да решимо проблем."
У време када је Власопоулос покренуо то питање, 2004. године, велике фирме за производњу цемента широм света тражиле су нове начине да Портланд цемент учине еколошки прихватљивијим. Произвођачи су додали челичне нуспроизводе, попут шљаке; остаци угља, попут летећег пепела; и друге материјале, као што је магнезијум оксид, за скупљање цементне смеше, за шта је потребан мање Портланд цемента. Експериментирали су са минералним додацима како би смањили температуре потребне за припрему материјала.
Али тешко је модификовати производ чија хемија није добро схваћена. „Никада нисмо знали тачну хемију како ове ствари постају тешке“, рекао је Хамлин Јеннингс, стручњак за хемију цемента и шеф МИТ-овог Цонцрете Сустаинабилити Хуб, једне од неколико академских иницијатива за фалсификовање „зеленог“ цемента. „Мислим да данас у свету не постоји ниједан грађевински материјал који се мање разуме од Портланд цемента.“
Док су се цементарне компаније дотицале оригинала, Власопоулос је узео још један корак. „Толико можете учинити на Портланд цементу да га побољшате“, рекао је. "То је што је. То је материјал са којим започињете. Морали смо смислити нешто друго. “Власопулосу се свидјела идеја да се магнезијум оксид користи као замена кречњака за формирање цемента, али за обраду цемента потребан је други материјал. Мешање магнезијум-оксида сам са водом то не би учинило - смеша постаје густа. И морао је да пронађе извор магнезијумовог оксида који не ослобађа толико угљен диоксида. Класа материјала на који се населио били су магнезијум силикати, једињења без угљеника изведена из талка, серпентина, оливина или других минерала. Светска понуда ових минерала износи око 10 000 милијарди тона, што је важан фактор јер ако му понестане брашна, више колача се не може испећи.
Власопулос није баш вољан да објасни како делује његово експериментално једињење. Његов тајни сос је можда врло уносна тајна. Поднесено је неколико патената. То ће вам много открити: Пре неколико година почео је да меша магнезијум оксид са другим хемијским једињењима која је створио и водом. Смеша се стврдне у малу куглу. Донео га је у Цхеесеманов уред. "Могли бисте осјетити топлину како одлази од ове малене лоптице", рекао је Цхеесеман. „Нешто се јасно дешавало.“ Хемијске реакције су пуцале; енергија се ослобађала Нису се претјерано узбуђивали. „Мислим, овде се говори о цементу - то нису баш најсексипилније ствари на свету“, рекао је Цхеесеман. "Нисам трчао по ходницима и ходницима радећи кола, али било је занимљиво."
Хемикалије Власопоулос мешају се са магнезијумовим оксидом и водом да би се цемент очврснуо су магнезијум карбонати, који ствара додавањем угљен-диоксида другим сировинама. То значи да цемент, у неким сценаријима, није само неутралан на угљеник - већ негативан. За сваку тону произведеног Власопулосовог цемента могла би се апсорбирати једна десетина тоне угљен-диоксида.
На крају је Власопоулос, уз помоћ Цхеесемана, основао компанију, Новацем, која ће развити нови цемент. Фирма, са више десетина запослених и партнерством са неким од највећих цементара на свету, смештена је у пословном инкубатору за високотехнолошке стартуп компаније на Империал Цоллегеу. Док су неке друге компаније у погону покретачи наука о животу, са лабораторијама за микробиологију пуним машинама за секвенцирање гена и колекцијама епрувета, Новацемова лабораторија је пространа фабрика која производи бучне буке, пуно прашине и канту након канте цемента. То је први цементни погон у централном Лондону још од времена Римљана.
Радници који носе тврде капе, заштитне наочаре, маске и беле лабораторије раде минијатурисану верзију цементаре, за разлику од оне у којој је Власопоулос радио током летњих распуста.
Иако још увек усавршава своје поступке, Новацем се такмичи са најмање пет других компанија и универзитетских центара како би пронашао зеленији цемент. "Имајући у виду сву пажњу угљеника ових дана, многи предузетници су искочили", рекао је Јеннинг из МИТ-а. „Видели су прилику.“ Цементирајући индустрију од 170 милијарди долара годишње, улаже се новац за инвестиције.
Калифорнијска компанија названа Цалера има можда најнеобичнији приступ: она користи угљен диоксид који се емитује из електране и меша га са морском водом или физиолошком отопином како би се створили карбонати који се користе за прављење цемента. Они се могу додати Портланд цементу да би заменио неки или читав кречњак. Цалера је потпомогнута инвестицијом од 50 милиона долара од Винода Кхосла, рачунарског инжењера, који је можда најугледнији и најцјењенији инвеститор у зелене технологије из Силицијске долине. "Ми уствари стварамо наш цемент од ЦО2", рекао је оснивач компаније Брент Цонстантз. „Узимамо ЦО2 који би отишао у атмосферу и претворио га у цемент.“ Технологија је још увек у развоју, са демонстрацијским постројењем у Мосс Ландингу, Калифорнија, и партнерством са кинеском групом за изградњу фабрике поред рудник угља у Унутрашњој Монголији, где планирају да користе емисију угљен-диоксида за прављење цемента.
Аустралијска компанија Цалик, производи цемент помоћу прегрејане паре, која модификује честице цемента и чини их чистијим и хемијски реактивнијим. Процес такође одваја угљен диоксид, што олакшава хватање гаса и његово чување ван атмосфере.
Универзитет Лоуисиана Тецх, попут Новацем и Калере, у потпуности уклања вапненац; користи се пасте под називом геополимер, која је направљена од летећег пепела, натријум хидроксида и калијум хидроксида.
"Прашина ће се временом слегнути и једна од ових идеја ће успети", рекао је Јеннингс.
У почетку је једна од највећих скептика Новацама била највећа приватна грађевинска фирма у Британији, Лаинг О'Роурке. Извршни директор задужен за вођење табета за обећавајући универзитетски рад, Дхеерај Бхардвај, чуо је за Новацем производ преко својих научних веза. Погледао је хемију, мислио да је све проверено и пре неколико година је идеју однео председавајућим, који је имао много сумњи. Нема шансе да цемент може бити довољно јак за комерцијалну употребу, рекао је. Требао је кречњак. Када је Новацемов материјал достигао 40 мегапаскала - најнижу минималну количину снаге која је потребна за структурну стабилност - тада би он могао бити заинтересован.
Седам дана касније мали комад Новацем цемента смјештен у инструменту сличном висећем телу погодио је ову марку. Двадесет осам дана касније погодило је 60 мегапаскала. Бхардвај је резултате пренио предсједавајућем, који је рекао: "Хајде да ово учинимо." Лаинг О'Роурке је сада главни Новацемов партнер. Данас се, након дужег ситњења, приближава 80 мегапаскала. Бетон направљен од Новацем цемента је по снази упоредив са неким стандардним бетоном.
Остали Новацемови партнери укључују Лафарге, у Паризу, највећи светски произвођач грађевинских материјала, и Рио Тинто, лондонску светску рударску компанију која је жељна да помогне Новацему да ископа магнезијум силикат.
„Цементарна индустрија се тренутно развија на финансијски значајним и на научно значајним начинима“, рекао је Јеннингс, поменувши све различите експерименталне приступе. „Свет се мења. Сви, укључујући све компаније за производњу цемента, мораће да буду што зеленији и да се мало боље брину о свету. “
Јеннингс је одбио да одобри било који одређени нови цемент. "Ако Новацем ради, " рекао је, "то је врло атрактивна идеја."
Бхардвај је посвећенији. Рекао је да је недавно отишао у инжењерски тим. "Искрено, не буди љубазан", рекао им је. „Одложите било које питање о угљенику. Мислите ли да је то нешто што је блиско Портланд цементу? “Одговор га је изненадио: Рекли су да је боље. Зашто? Не само да је био јак, већ је био и чисто бел. Портланд цемент је благо сиве боје. "Том цементу можете додати боје", рекао је Бхардвај. "Замислите да у кући имате било који зид од цемента у боји који сте желели."
Цемент је дивне нијансе беле боје, као што је Власопоулос истакао док је показивао прототип цементаре своје компаније. Позивајући се на суседне лабораторије за биознаност, рекао је, "Ми смо гласнији", додајући: "Они лече људе унутра; излечимо нешто друго. ”Машина за намотавање пред собом, у овом тренутку у празном ходу, има дуге цеви које лупају и грче се, аларме који се искључују, и мешаче који пеку и испљунују канте Власопоулосове креације.
Власопоулос је био расположен, само што је дан раније предложио својој девојци. (Рекла је да.) У углу собе је било оно што је он назвао „наш музеј.“ На малом столу били су рани комади новоцеменског цемента - изгледали су као дечији блокови, само прашнији. „Ово није било тако добро“, рекао је, држећи крхког изгледа који је био подрезан. „Сада знамо шта радимо.“ Фабрика може да произведе око пет тона цемента годишње. Компанија такође ради на другом погону који би производио 200 тона годишње. Ако све иде добро, компанија намерава да лиценцира свој рецепт произвођачима цемента широм света.
Главна препрека коју компанија још мора да превазиђе је историја. Портланд цемент ради . Увек је од тог поподнева 1824. године у кухињи Јосепха Аспдина. "Цемент је већ дуго времена", рекао је Бхардвај. „Људи верују у то. Могу да разгледају све зграде које су преживеле стотине година. Дакле, за Новацем ће доказ трајности требати времена. Мораће да иду споро. Ако морам да изградим мост или зграду користећи Новацем цемент, како да убедим људе да је то у реду? То је изазов. Нико не жели да се мост сруши. "
Упитан да ли ће прећи мост изграђен од Новацем цемента, Бхардвај је рекао, "не бих имао проблема с тим." Али тај мост још није изграђен.
Мицхаел Росенвалд је писао о нанотехнологији и ловцима на грип за Смитхсониан-а . Јохн Риттер живи у Пенсилванији.
