Czy słyszeliście kiedykolwiek o najwyższej klasy materiałach budowlanych z odpadów? A czy potraficie sobie wyobrazić, że piramidy w Egipcie mogły zostać wykonane z materiału, który możemy produkować dzisiaj i to właśnie z odpadów? Mowa tutaj o specyficznych materiałach zwanych geopolimerami. Odpady mogące posłużyć do ich wytworzenia to uboczne produkty spalania węgla, żużle, odpady z górnictwa węgla i surowców mineralnych. Nazwa geopolimery została po raz pierwszy użyta w 1970 roku przez francuskiego naukowca profesora Joseph’a Davidovits’a.
Prof. Davidovits jest autorem teorii mówiącej o tym, że część piramid w Egipcie została wykonana właśnie z geopolimerów a nie z naturalnych bloków skalnych. Od kilkudziesięciu lat prof. Davidovits prowadzi badania wspólnie z egiptologami i udowadnia, że na skutek wylewów nilu, Egipcjanie mieli dużo odpowiednich materiałów glinokrzemianowych i zasadowych i wytwarzali bloki z których po utwardzeniu formowali piramidy. Jednym z argumentów potwierdzających słuszność tej teorii jest to, że w celowo przeciętych blokach z piramid znaleziono fragmenty ludzkiego naskórka i włosów co świadczy o tym, że to ludzie wytwarzali te materiały ze spoiw geopolimerowych. Jest to jedynie teoria, których odnośnie piramid jest wiele i prawdopodobnie nigdy nie dowiemy się jak było naprawdę. Niemniej jednak warto znać te specyficzne materiały i mieć świadomość tego, że obecnie w wielu jednostkach naukowych prowadzi się zaawansowane badania nad tego typu materiałami a wiele firm wdraża je obecnie z sukcesem. Korzyści z ich zastosowania mogą być ogromne ponieważ możliwe jest ich wytwarzanie z odpadów poprzemysłowych i innego rodzaju odpadów. Dodatkowo do ich produkcji zużywa się około ½ energii w porównaniu do produkcji cementu a także znacznie niższa jest emisja CO2.
Geopolimery to materiały należące do grupy polimerów nieorganicznych, które są amorficznymi materiałami glinokrzemianowymi syntezowanymi w mocno zasadowych środowiskach w temperaturach nie przekraczających 100°C. Obecnie materiały geopolimerowe dzięki swoim unikalnym właściwościom znajdują coraz szersze zastosowanie w gospodarce wielu krajów. Niektórzy naukowcy przewidują, że w ciągu kilkudziesięciu najbliższych lat geopolimery całkowicie zastąpią tradycyjne betony na bazie cementu portlandzkiego. Inni uważają, że są one alternatywą dla tradycyjnych betonów jedynie w wybranych zaawansowanych zastosowaniach. Od niedawna także geopolimery są postrzegane jako ciekawostka akademicka z potencjałem wdrożeniowym w obszarach niszowych. Charakteryzują się one bowiem większą wytrzymałością na ściskanie niż tradycyjne betony na bazie cementu portlandzkiego, posiadają również bardzo wysoką odporność na wysokie temperatury, dochodzącą do 1000°C, oraz odporność na większość agresywnych środowisk korozyjnych. Dodatkowo ich wpływ na środowisko w procesie wytwarzania jest dużo mniej szkodliwy niż wytwarzanie cementów portlandzkich.
Jako przykładowe zastosowania geopolimerów wymienić należy:
- izolacje ogniowe w lotnictwie, osłony cieplne dla wahadłowców,
- awaryjne naprawy pasów startowych,
- materiał do utylizacji toksycznych odpadów, szczególnie substancji radioaktywnych,
- produkcja elementów rur wydechowych bolidów Formuły 1,
- ognioodporne panele drewniane,
- płyty warstwowe i ściany,
- spienione panele do izolacji cieplnej,
- płytki ceramiczne,
- masy samoutwardzalne w odlewnictwie
- praktycznie nieograniczone zastosowania w budownictwie
Niezwykle interesujące i korzystne jest zastosowanie spoiw geopolimerowych w ochronie środowiska i immobilizacji substancji niebezpiecznych. Procesy unieszkodliwiania odpadów powinny być zgodne z najlepszymi praktykami technologicznymi oraz przepisami prawa, zachowując jednocześnie efektywność ekonomiczną. Taką szansę daje szersze zastosowanie procesu geopolimeryzacji w unieszkodliwianiu odpadów niebezpiecznych. W wielu przypadkach stanowi on najlepsze i najtańsze rozwiązanie długofalowe w gospodarce odpadami. Posiada liczne zalety w porównaniu z alternatywnymi technologiami i wypełnia lukę rynkową w tym zakresie. Dodatkowo uzyskany materiał daje możliwości praktycznego zastosowania, np. w budownictwie. Wysoka odporność na warunki środowiskowe pozwala na wykorzystanie go np. w zabezpieczeniu składowisk odpadów, gdzie może stanowić warstwę nieprzepuszczalną dla kontaktu odpadów ze środowiskiem. Liczne zalety technologii pozwalają przypuszczać, że w najbliższych latach wzrośnie zastosowanie procesem geopolimeryzacji do stabilizacji niebezpiecznych i radioaktywnych odpadów.
Pomimo tego, że obecnie nie obserwuje się wdrożeń geopolimerów na skalę masową warto wiedzieć o tych ciekawych materiałach i mieć świadomość ich potencjału. Na przestrzeni kolejnych lat mogą one stać się alternatywą dla konwencjonalnych materiałów budowlanych (w tym cementu).
Artykuł przygotowany na podstawie: Rozwiązania proekologiczne w zakresie produkcji : praca zbiorowa. T. 1, Nowoczesne materiały kompozytowe przyjazne środowisku / pod red. Janusza Mikuły ; Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. – Kraków : Wydawnictwo PK, 2014