Terra CO2 sta costruendo una fabbrica di calcestruzzo a basse emissioni di carbonio in Texas

Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più utilizzati sulla Terra. Tradizionalmente si utilizza il cemento Portland, il cui componente principale è il calcio derivato dal calcare. Innanzitutto, il calcare viene riscaldato ad alta temperatura utilizzando combustibili fossili, che creano grandi quantità di anidride carbonica. In secondo luogo, quando il calcare si decompone in calcio, viene rilasciata una grande quantità di anidride carbonica. A causa del doppio problema del carbonio, il cemento rappresenta circa l’8% delle emissioni globali di anidride carbonica.

Ci sono alternative e ne abbiamo discusso alcune qui su CleanTechnicatra cui C-Crete, un’azienda che produce calcestruzzo senza cemento nello stato di Washington, e Sublime Systems, creata dal famoso scienziato dei materiali del MIT Yet-Ming Chiang, che produce cemento utilizzando l’elettricità.

Fabbrica di calcestruzzo Terra CO2 in Texas

Ora un’altra azienda innovativa ha partecipato al concorso per ridurre le emissioni di carbonio associate alla produzione del calcestruzzo. Terra CO2 ha annunciato questa settimana che sta costruendo la sua prima fabbrica su vasta scala in Texas. Il lavoro è parzialmente finanziato dalla Breakthrough Energy Ventures, che sta anche finanziando diverse altre tecnologie alternative del cemento e del calcestruzzo.

Perché il Texas? In una email a CleanTechnica, l’azienda afferma che l’area di Dallas Fort Worth utilizza circa 26,3 milioni di metri cubi di cemento ogni anno, rendendola il più grande mercato di calcestruzzo del Nord America. Gran parte di quel calcestruzzo attualmente dipende dalle ceneri volanti derivate dalle centrali elettriche alimentate a carbone. Man mano che il numero di centrali a carbone diminuisce, sono disponibili meno ceneri volanti.

Un altro materiale spesso utilizzato sono le scorie delle acciaierie. Ancora una volta, le nuove tecnologie stanno alterando il modo in cui viene prodotto l’acciaio, il che limiterà la quantità di scorie disponibili. La scarsità, ovviamente, fa sempre aumentare i prezzi.

OPUS SCM Calcestruzzo

A differenza di altre soluzioni di cemento sostenibili, molte delle quali sono ancora in fase di laboratorio, il materiale cementizio supplementare (SCM) OPUS di Terra può adattarsi alla domanda del mercato, rendendo il calcestruzzo decarbonizzato un’alternativa praticabile e conveniente per l’industria. Questo primo impianto sarà in grado di produrre fino a 240.000 tonnellate all’anno di OPUS SCM di Terra, in grado di sostituire fino al 40% del cemento Portland utilizzato nei normali impasti di calcestruzzo, con una conseguente riduzione del 70% di anidride carbonica e del 90% di emissioni di NOx per ogni tonnellata utilizzata.

Bill Yearsley ha 40 anni di esperienza nel settore dei materiali da costruzione ed è l’amministratore delegato di Terra CO2 Technology, con sede a Golden, Colorado. Dice che la sua azienda ha trovato un metodo per trasformare alcuni dei minerali più abbondanti e comunemente usati al mondo – rocce silicatiche come granito, basalto, sabbia e ghiaia alluvionale, ghiaia glaciale e miscele di argilla e sabbia – in un sostituto immediato. per gli additivi utilizzati nella produzione del cemento.

“Il motivo per cui ci siamo concentrati sulla roccia silicatica è duplice”, ha detto Yearsley. “Uno, la roccia silicea per la maggior parte non contiene CO2 incorporata. L’altro motivo per cui abbiamo scelto i silicati è che si avvicinano al 90% della crosta terrestre. Nella maggior parte dei casi possiamo lavorare con le miniere di aggregati edili esistenti: le cave di sabbia e roccia che esistono nella maggior parte degli ambienti urbani”.

Terra CO2 inserisce queste rocce in un reattore che le riscalda fino al punto di fusione, producendo polveri vetrose che possono sostituire dal 25 al 40% del cemento Portland necessario per diverse miscele di calcestruzzo. L’azienda stima che ogni tonnellata di cemento sostituita dall’SCM di Terra comporta emissioni di anidride carbonica inferiori del 70% rispetto al cemento Portland puro.

La prima cosa CleanTechnica i lettori noteranno che sembra che si utilizzi semplicemente lo stesso calore normalmente utilizzato per convertire il calcare. Questo è vero, tranne per il fatto che il processo evita le emissioni di carbonio rilasciate quando il calcare viene riscaldato. Inoltre, le temperature non devono essere così elevate come quelle utilizzate in un forno per pietra calcarea convenzionale.

Yearsley prevede che l’energia rinnovabile – di cui ce n’è parecchia in Texas – sarà in grado di sostituire i combustibili fossili ora utilizzati per riscaldare le rocce di silicato, il che renderebbe il processo completamente a zero emissioni.

Costo competitivo

Dice anche che, poiché i materiali utilizzati da Terra CO2 sono ampiamente disponibili a livello locale, “per la maggior parte, abbiamo lo stesso prezzo – e in alcuni casi, più economico – rispetto ai tradizionali SCM come le ceneri volanti, e questo senza incentivi ecologici. ” Il calcestruzzo è un business a basso margine. Mantenere bassi i costi sarà fondamentale per ottenere l’accettazione del mercato per qualsiasi nuovo processo.

Lo racconta Ian Hayton, che dirige la ricerca sui materiali e sui prodotti chimici presso il Cleantech Group nel Regno Unito Media delle Canarie i fattori chiave per il successo degli SCM sono la capacità di soddisfare gli standard governativi e di settore in termini di resistenza e durabilità del cemento che producono e la loro ampia ed economica disponibilità.

Anche se questi tradizionali SCM rimangono disponibili, stanno diventando sempre più difficili da trovare in alcune regioni, il che costringe gli utilizzatori di cemento e calcestruzzo a pagare costi più elevati per trasportarli dove sono necessari, ha osservato. “Questi prodotti sono tutti venduti a tonnellate e ogni miglio che percorri ti rende meno competitivo, con meno margini “, ha affermato. “Oggi stanno trasportando ceneri volanti a Denver da 1.000 miglia di distanza. ” Gli impianti di CO2 di Terra, al contrario, possono essere situati vicino a fonti di minerali di silicato e ai fornitori di calcestruzzo preconfezionato che servono i mercati edilizi regionali, ha affermato.

Conforme agli standard ASTM

I fattori chiave per il successo degli SCM sono, in primo luogo, la capacità di soddisfare gli standard governativi e di settore in termini di resistenza e durabilità del cemento prodotto e, in secondo luogo, la loro ampia ed economica disponibilità.

Sul primo fronte, Terra CO2 ha ottenuto l’approvazione da parte di ASTM International, un ente no-profit che stabilisce gli standard, per le varietà di SCM che l’azienda produce da varie materie prime rocciose. Terra CO2 ha anche testato cemento e calcestruzzo utilizzando proporzioni variabili dei suoi SCM in siti dalle strade del Minnesota agli edifici in Texas.

Sul secondo fronte, le rocce silicatiche che Terra CO2 utilizza per produrre SCM sono già disponibili in modo più ampio ed economico rispetto ai materiali tradizionali, ha detto Yearsley, e questo fenomeno sta diventando sempre più pronunciato.

“Le ceneri volanti sono già in difficoltà di approvvigionamento ora”, ha detto. “Entro la fine del decennio, scomparirà. E anche le scorie degli altiforni stanno scomparendo. Il modo in cui produciamo l’acciaio sta cambiando rapidamente. Se non riusciamo a trovare un SCM scalabile e fattibile per il futuro, comprendendo che quelli tradizionali stanno scomparendo rapidamente, l’unica alternativa per la produzione di calcestruzzo è tornare al cemento Portland completo, il che aumenterà sostanzialmente l’impronta di carbonio del settore”.

Gli impianti di CO2 di Terra possono essere situati vicino alle fonti di minerali di silicato e ai fornitori di calcestruzzo preconfezionato che servono i mercati edilizi regionali, ha affermato. L’azienda ora gestisce un reattore di prova a Vancouver, in Canada, e un reattore su scala più grande a Golden, in Colorado.

La prima fabbrica è pre-venduta

Terra CO2 ha stipulato un accordo vincolante con Asher Materials, una filiale di Instar Holdings. Tale accordo prevede che Asher acquisti la prima fabbrica di CO2 Terra in Texas una volta completata. “Dobbiamo costruirlo e commercializzarlo – c’è un rischio tecnologico lì – ma una volta costruito, abbiamo un accordo vincolante definitivo con un acquirente. Questo ci ha permesso di accumulare debito bancario sul primo progetto, cosa che normalmente non è possibile fare”, ha affermato Yearsley.

Jonathan Green, fondatore di Instar Holdings, ha dichiarato in una dichiarazione questa settimana che vede questo primo impianto gettare le basi per “la costruzione di una rete progressiva di questi impianti di lavorazione avanzati in tutto il Texas”.

Terra CO2 è solo una delle tante aziende che cercano di produrre cemento e calcestruzzo in nuovi modi che producono meno emissioni di carbonio, ma Yearsley ha affermato che la sua azienda ha un netto vantaggio. “Molte delle altre tecnologie emergenti sono scienziati che cercano di lavorare fuori dai laboratori e alla fine di commercializzarle.” I lettori noteranno subito il parallelo con le nuove tecnologie delle batterie che funzionano bene in laboratorio, ma sono ben lontane dalla produzione commerciale.

Yearsley dice che il suo prodotto è pronto proprio adesso; nessuna attesa necessaria. Basso costo + basse emissioni + disponibilità immediata? Sembra la formula per un successo commerciale che aspetta solo di accadere.