Olijfpulpa-as is veelbelovend als milieuvriendelijk cementvervanger

Samenvatting

Een studie in het tijdschrift Materials onderzocht het gebruik van olijvenpulpa-as als een duurzaam alternatief voor gewoon Portlandcement in mortel om de milieu-impact van cementproductie te verminderen. Het onderzoek toonde aan dat tot 20 procent olijvenpulpa-as in mortelmengsels kan worden gebruikt om de koolstofdioxide-uitstoot te verminderen zonder significant verlies aan mechanische prestaties. Verder onderzoek is echter nodig om de duurzaamheid op lange termijn en de prestaties in de praktijk te beoordelen.

nieuwe studies heeft het gebruik van as uit olijvenpulp onderzocht als een duurzame gedeeltelijke vervanging voor gewoon Portlandcement in mortel. 

Omdat cementproductie een belangrijke bijdrager van de wereldwijde uitstoot van koolstofdioxide, is het onderzoek gericht op het verminderen van de milieueffecten van de industrie.

De studie, die is gepubliceerd in een speciale uitgave van het tijdschrift Materials, onderzoekt hoe de combinatie van pulpas de fysieke, mechanische en duurzaamheidseigenschappen van mortel beïnvloedt om de geschiktheid ervan voor grootschalig gebruik te bepalen.

Olijvenpulpas is afkomstig van verbrand olijfpulp (resten van olijfschillen, pulp en pitten). Na het malen bevat het resulterende poeder aanzienlijke hoeveelheden koolstofdioxide, silica en kalk. 

Vergeleken met gewoon Portlandcement hebben het lichtere gewicht en de fijnere deeltjesgrootte invloed op de eigenschappen van de mortel, zoals de dichtheid en de verwerkbaarheid (het gemak waarmee de mortel kan worden gemengd, aangebracht en verdicht).

Mortelmonsters werden gemaakt door portlandcement te vervangen door pulpas in stappen van tien tot vijftig procent. 

Elke mix werd getest op vloeibaarheid (het vermogen van de mix om te vloeien en zich te verspreiden wanneer deze wordt gegoten), sterkte, waterabsorptie en weerstand tegen vorst-dooicycli gedurende perioden van zeven, 28 en 90 dagen.

De onderzoekers ontdekten dat de verwerkbaarheid en vloeibaarheid van de mortel afnamen naarmate de hoeveelheid pulp-as toenam. 

Bij concentraties tot tien procent vertoonden mortelmonsters minimale veranderingen in zowel de natte bulkdichtheid als de vloeitijd, wat erop wijst dat ze geschikt zijn voor praktische toepassingen.

Tussen de tien en twintig procent werden de mengsels moeilijker te verwerken, maar behielden ze een acceptabele stroming. Boven de twintig procent werd de stroming drastisch beïnvloed.

Zowel de druk- als de buigsterktetests leverden vergelijkbare resultaten op. Pulpgehaltes tot 20 procent gaven een lagere sterkte aan, maar bleven wel binnen het acceptabele bereik voor structurele mortels. 

De onderzoekers merkten op dat de sterkte gedurende 90 dagen bleef toenemen, wat in overeenstemming is met de activiteit van pozzolane reacties - de chemische processen waarbij bepaalde materialen, zoals as, reageren met water en cement om bindende verbindingen te vormen die de sterkte en duurzaamheid van beton in de loop van de tijd verbeteren.

Vorst-dooibestendigheidstests bevestigden verder de grens van 20 procent voor de hoeveelheid pulpas. Boven deze drempel vertoonden de mengsels aanzienlijke kwetsbaarheid.

De waterabsorptie, die kan leiden tot schade die verband houdt met de duurzaamheid en een afname van de prestaties, nam toe in monsters met een asgehalte van meer dan tien procent. 

Alle monsters vertoonden een maximale absorptie van 6.92 procent, wat ruim binnen het bereik van tien tot vijftien procent valt dat als acceptabel wordt beschouwd voor adequate prestaties op de lange termijn.

Interessant genoeg vertoonde het mengsel van 10% cement een iets lagere absorptie dan het gewone Portlandcement-controlemengsel. Dit werd toegeschreven aan de fijne asdeeltjes die de holtes vulden en de poriënstructuur van het mengsel anderszins verfijnden.

Bij een milieuanalyse werden het energieverbruik en de koolstofdioxide-uitstoot van de productie van mortel uit pulpas vergeleken met die van de controlemix, die geheel uit gewoon Portlandcement bestaat. 

De CO2-uitstoot werd berekend op basis van elektriciteitsopwekking in Algerije, waar het onderzoek werd uitgevoerd.

Bij de productie van de controlemix werd 1,000 kilowattuur per ton (kWh/t) verbruikt en werd 500 kilogram koolstofdioxide per ton (kg CO2/ton) uitgestoten. 

Daarentegen werd bij de productie van het mengsel van 953.5 procent pulpas 476.75 kWh/t verbruikt en 2 kg CO20/t geproduceerd, terwijl bij de productie van het mengsel van 907 procent 453.5 kWh/t werd verbruikt en 2 kg CO-/t werd geproduceerd.

De auteurs concluderen dat de mengsels van 20 en - procent zorgen voor een betekenisvolle vermindering van de milieu-impact terwijl de mechanische prestaties toch acceptabel blijven. Dit ondersteunt hun kandidatuur als milieuvriendelijke bouwmaterialen. 

Zij zijn echter van mening dat er meer onderzoek nodig is om de duurzaamheid op lange termijn, het microstructurele gedrag en de prestaties in realistische situaties te onderzoeken. 

Zij merken ook op dat bredere acceptatie vereist dat dergelijke materialen worden opgenomen in bijgewerkte bouwvoorschriften en specificaties.