Rotsaker gör cement starkare – och elektrisk

För att skapa cement bränns kalksten och lera vid cirka 1 400°C i roterande ugnar till små kulor, så kallad cementklinker. Den energikrävande processen, som vanligtvis utförs med fossila bränslen, bidrar till 8 procent av världens koldioxidutsläpp. Så alla insatser för att minska användningen av cement har potential att ge stor avkastning miljömässigt.

Med en starkare cement skulle också en mindre andel krävas för att binda samman det övriga material som ingår i betongen. I Storbritannien har Lancaster University undersökt möjligheterna att göra materialet mer effektivt inom projektet B-SMART, skriver Horizon Magazine.

Det är vatten som aktiverar processen, men faktum är att en del av cementpartiklarna aldrig blir mättade med fukt – och därmed bidrar de heller inte till betongens styrka. Med en mer effektiv spridning av vattnet i cementen så skulle man enkelt kunna göra betongen långt starkare.

För ändamålet har teamet tittat på rotfrukter, närmare bestämt rester av morötter från barnmatstillverkning samt det som återstår av sockerbetor efter utvinningen av sockret. Växtmaterialet tillfördes cementen i form av extremt tunna "nanoark". Datorsimuleringar följt av experiment i laboratoriet bekräftade att grönsakerna förbättrade fördelningen av fukt, där nanoarken bidrog till att vattnet nådde en större andel av cementpartiklarna – vilket därmed ökade deras bindningsförmåga.

Väldigt stark struktur

Efter att morotsresterna hade överfört sin fukt kunde teamet notera att arken i sig bidrog till att ge cementen en väldigt stark struktur, och forskarna anser att detta i sig är en stor upptäckt. Nu genomför de fälttester för att se om konstruktioner som innehåller morotsarken får samma egenskaper som i laboratoriet. Forskarna tror att deras tillskott av grönsaker kan ge ett material som kräver tio kilo mindre cement per kubikmeter betong.

Samtidigt undersöker forskarna också möjligheten att minska andelen cement genom att blanda i restavfall som flygaska och masugnsslagg. Bedömningen är att andelen cement på så sätt kan minskas med 30-50 procent i betongen.

En annan intressant aspekt med grönsaksexperimentet är att exempelvis morötter under tryck kan alstra nog mycket elektricitet för att driva en liten led-lampa. Och genom att lägga ett nanoark av morot i cementen kunde forskarna skapa betong som alstrar elektricitet.

I förlängningen innebär det att man teoretiskt skulle kunna bygga en betongbro vars led-belysning eller sensorer av olika slag drivs av trycket från fordonen eller vibrationer från gångtrafikanter. Och då sprickbildning i betongen påverkar volttalet så kan man hålla koll på en konstruktions tillstånd genom att övervaka förändringar i den elektricitet som alstras.