Naukowcy z Politechniki Lubelskiej badają, jak stworzyć cement bardziej ekologiczny, zachowując jego wytrzymałość. Prace prowadzone są w prestiżowym Argonne National Laboratory w USA, w ramach współpracy podpisanej w kwietniu 2025 roku. Zespół MSAGroup wykorzystuje zaawansowane technologie do śledzenia przemian chemicznych w próbkach cementu w czasie rzeczywistym.

Politechnika Lubelska testuje mineralne dodatki zmniejszające emisję CO₂

Zespół badawczy, w składzie dr inż. Martyna Janek, dr inż. Joanna Styczeń, dr inż. Joanna Fronczyk, dr Rafał Panek oraz prof. Wojciech Franus, koncentruje się na nowoczesnych kompozytach cementowych. Poszukują mineralnych dodatków – zeolitów, popiołów lotnych i żużli – które mogą częściowo zastąpić cement portlandzki. Produkcja jednej tony cementu wiąże się z emisją około jednej tony dwutlenku węgla, dlatego każdy procent zastąpienia materiałem ekologicznym ma znaczenie.

Laboratorium Argonne umożliwia wyjątkowo precyzyjne pomiary

Prof. Wojciech Franus tłumaczy, że laboratorium w USA pozwala na badania niemożliwe do przeprowadzenia w Polsce. Argonne dysponuje ponad 30 liniami badawczymi wykorzystującymi światło synchrotronowe, miliony razy intensywniejsze niż światło słoneczne. To umożliwia obserwowanie zarówno powierzchni, jak i wnętrza próbek, śledzenie przemian chemicznych i mineralnych w detalach.

Mikrorurki pozwalają analizować przemiany cementu co pięć minut

Badacze przygotowywali próbki w kapilarach o średnicy 2 mm, każda z inną proporcją cementu, zeolitów i wody. Próbki były umieszczane na linii pomiarowej i „prześwietlane” promieniowaniem rentgenowskim. W pierwszych etapach eksperymentu zmiany rejestrowano co pięć minut, a później co godzinę przez 48 godzin, aby dokładnie obserwować formowanie zarodków fazy C-S-H, decydującej o wytrzymałości materiału.

Zeolity mogą zastąpić do 30 procent cementu

Najważniejsze były produkty mineralne powstające w pierwszych minutach i godzinach dojrzewania zaczynów cementowych. Badania wykazały, że w zależności od struktury krystalicznej zeolitów, mogą one zastąpić od 15 do 30 procent tradycyjnego cementu. Poznanie mechanizmów tworzenia fazy C-S-H ułatwia projektowanie niskoemisyjnych cementów o zachowanej wytrzymałości.

Politechnika Lubelska pokazuje siłę polskiej nauki w ekologicznych innowacjach

Eksperymenty MSAGroup dowodzą, że polscy naukowcy prowadzą badania na światowym poziomie. Wyniki w laboratorium Argonne to krok w stronę cementu ograniczającego emisję CO₂, który jednocześnie spełnia wymagania wytrzymałościowe branży budowlanej.