Jak rozwiązać problem braku wody pitnej na świecie? Naukowcy z ZUT w Szczecinie produkują odporny na korozję beton z wodą morską.
75 proc. światowego zapotrzebowania na wodę słodką do produkcji betonu występuję w regionach, w których w najbliższych latach spodziewany jest niedobór wody. Państwa dotknięte brakiem wody (np. Indie, kraje Bliskiego Wschodu), borykają się z niedoborem zasobów słodkiej wody przede wszystkim do zapewnienia podstawowych potrzeb. Zastosowanie wody morskiej przy produkcji betonu, wiąże się z ryzykiem korozji stali zbrojeniowej, natomiast wykorzystanie zbrojenia alternatywnego z wysokimi kosztami produkcji elementów betonowych, dlatego też możliwość zastosowania wody morskiej była przez wiele lat ograniczona. Według szacunków ONZ światowe zapotrzebowanie na słodką wodę do 2030 r. przewyższy podaż o 40%.
Zespół naukowców z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie opracowuje technologię produkcji trwałych betonów zawierających wodę morską o odpowiednej odporności pozwalających na powstrzymanie korozji stali zbrojeniowej. Badania te realizowane są w ramach projektu badawczego „Zrównoważony nano-modyfikowany beton mieszany z wodą morską o wydłużonej trwałości – NanoSeaCon” finansowanego ze środków Komisji Europejskiej oraz Narodowego Centrum Nauki (nr 945339).
Jak mówi kierownik projektu Dr Sundar Rathnarajan: Już w czasach antycznych woda morska stosowana była do produkcji betonu rzymskiego, który poprzez odpowiednie reakcje między składnikami betonu a wodą morską przyczynił się do niesamowitej trwałości obiektów. Jednym z głównych wyzwań jest zabezpieczenie stali zbrojeniowej przed korozją, która w przypadku stosowania wody morskiej w mieszance betonowej może zwiększyć ryzyko korozji chlorkowej stali. Poprzez dobór odpowiedniego składu mieszanki możemy wyprodukować beton o zdolności do „uwięzienia” chlorków w materiale neutralizując ich negatywne działanie na stal zbrojeniową. Nasze badania wykazały, że zastąpienie głównego składnika cementu – klinkieru granulowanym żużlem wielkopiecowym oraz kalcynowaną gliną to najlepszy sposób na uzyskanie odpowiednich właściwości mechanicznych i trwałości po zmieszaniu z wodą morską. Odpowiedni dobór składników mieszanki pozwala na wykonanie betonu odpornego na korozje wynikającej z obecności wody morskiej w składzie. Wykazaliśmy także, że wprowadzenie do składu nanometrycznych dodatków (krzemionki koloidalnej i nanotlenku glinu) zwiększyło zdolność wiązania chlorków, umożliwiając wytworzenie betonów o znacznie poprawionej trwałości. W efekcie nasz beton cechuje się taką samą trwałością jak beton zawierający typową wodę słodką, a przy okazji posiada dodatkowe atrybuty np. wyższą wytrzymałość w pierwszych dniach po betonowaniu. Jako pierwsi na świecie, wraz z partnerami z Korei Południowej oraz Egiptu, opracowaliśmy mieszanki betonów lekkich zawierających w składzie piasek pustynny oraz wodę morską. Tego typu materiały przyczynić się mogą do rozwiązania wielu problemów dostępności wody pitnej w krajach dotkniętych małą dostępnością wody. Kolejną zaletą stosowania wody morskiej jest jej mało wymagająca i ekonomicznie możliwa metoda oczyszczania, w porównaniu do innych wód np. odpadowych z procesów produkcji.
Według prof. Pawła Sikory, opiekuna merytorycznego NanoSeaCon, projekt prowadzony na ZUT w Szczecinie wraz z firmą Betotest Polska stanowi nasz wkład do światowego trendu związanego ze zmianą obecnie obowiązujących norm budowlanych ograniczających stosowanie wody morskiej przy produkcji betonu zbrojonego. Efekty naszych prac znane są już na arenie międzynarodowej czego efektem było zaproszenie do grona założycielskiego nowoutworzonego komitetu Amerykańskiego Instytutu Betonu (ACI 243). W ramach prac Komitetu opracowane zostaną pierwsze międzynarodowe wytyczne do projektowania mieszanek betonowych zawierających wodę słoną.
Więcej na temat rezultatów projektu NanoSeaCon przeczytać można na stronie projektu www.nanoseacon.zut.edu.pl lub w materiale promocyjnym wideo (https://www.youtube.com/watch?v=cBHTkbRcaWs).
