Χρήση τέφρας πυθμένα ελιάς ως υποκατάστατο τσιμέντου και περιβαλλοντική εκτίμηση μέσω ανάλυσης κύκλου ζωής - Σκληβανίτη, Βασιλική (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I), 2016)
Κατά την παρασκευή του τσιμέντου, η παραγωγή κλίνκερ απαιτεί μεγάλα ποσοστά κατανάλωσης ενέργειας και εκπέμπονται σημαντικά ποσά διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) στην ατμόσφαιρα. Σύμφωνα με την Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC), η παραγωγή τσιμέντου το 2005 συνεισέφερε στην συνολική εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα κατά 7%. Αν συμπεριληφθεί το γεγονός ότι η ετήσια παραγωγή τσιμέντου αυξάνεται κάθε χρόνο κατά μέσο όρο 2.1%, μεταξύ των ετών 2005 και 2030 φτάνει σε ένα επίπεδο αύξησης παραγωγής κατά 1.7 φορές σε σχέση με το 2005. Η αύξηση εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα οδηγεί στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και στην αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη. Ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος της παραγωγής τσιμέντου πρέπει να περιοριστεί, μειώνοντας την παραγωγή κανονικού τσιμέντου Portland. Για τη μείωση των περιβαλλοντικών προβλημάτων αυτών χρησιμοποιούνται ως προσμίξεις υλικά όπως ιπτάμενη τέφρα και τέφρα αγροτικών παραπροϊόντων, μειώνοντας ταυτόχρονα τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και τις ενεργειακές απαιτήσεις. Η λύση αυτή χαρακτηρίζεται περιβαλλοντικά φιλική και επιπρόσθετα, οι προσμίξεις στο τσιμέντο και στο σκυρόδεμα μπορούν να βελτιώσουν τις μηχανικές ιδιότητες και την αντοχή του. Αν ένα παραπροϊόν από φυτά μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν υποκατάστατο του τσιμέντου, συμβάλλει στη μείωση κατανάλωσης ενέργειας κατά την παραγωγή του τσιμέντου καθώς και στη μείωση του όγκου απόθεσης του φυτικού παραπροϊόντος στους χώρους διάθεσης αυτού. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία, μετά την περιγραφή της παραγωγής του τσιμέντου και των προτύπων που την διέπουν, έγινε μια προσπάθεια υποκατάστασης του τσιμέντου σε διάφορα ποσοστά με τέφρα πυθμένα (bottom ash) ελιάς. Για τον λόγο αυτό δημιουργήθηκαν πέντε δείγματα με μίγματα τσιμέντου- τέφρας ελιάς με υποκατάσταση τσιμέντα σε ποσοστά 2, 3, 5, 7 και 10%. Η τέφρα πυθμένα ελιάς παράχθηκε με φυσική καύση σε εξωτερικό χώρο και χρησιμοποιήθηκε ως υποκατάστατο στο τσιμέντο. Αρχικά έλαβαν χώρα οι απαραίτητες μετρήσεις και αναλύσεις για τον όσο το δυνατόν συνολικότερο προσδιορισμό της τέφρας όσον αφορά την κοκκομετρία, τη χημική σύνθεσή, την δομή και τα απαραίτητα χαρακτηριστικά της με σκοπό τον βέλτιστο σχεδιασμό της πειραματικής σειράς υποκατάστασης του τσιμέντου. Στη συνέχεια, κατασκευάστηκαν τα δείγματα και υποβλήθηκαν σε δοκιμές αντοχών, σύμφωνα με τα ευρωπαϊκά πρότυπα. Μετρήθηκε ο χρόνος πήξης και η απορρόφηση νερού καθώς και άλλα ποιοτικά χαρακτηριστικά ούτως ώστε να βρεθεί το καταλληλότερο ποσοστό υποκατάστασης. Επιπλέον, η επιστημονική διερεύνηση συμπεριέλαβε την μελέτη διαδικασίας σε μεγαλύτερη κλίμακα μέσω της διεξαγωγής περιβαλλοντικής μελέτης επιπτώσεων (από την αξιοποίηση τέφρας πυθμένα ελιάς ως υποκατάστατο τσιμέντου σε ποσοστό 5%) μέσω του υπολογιστικού προγράμματος ανάλυσης κύκλου ζωής “OpenLCA” της GreenDeltaGmbH. Όπως προκύπτει από την ανάλυση κύκλου ζωής παρουσιάζεται μείωση στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα σε ποσοστό περίπου 10%, όταν το τσιμέντο υποκαθίσταται απο 5% τέφρα πυθμένα ελιάς. Συμπερασματικά, η τέφρα πυθμένα ελιάς κρίθηκε κατάλληλη να λειτουργήσει ως υποκατάστατο του τσιμέντου, με σημαντικά ενεργειακά οφέλη και παρουσιάζει εξαιρετικά ενδιαφέρουσα συμπεριφορά στη μεταβολή των ιδιοτήτων των παραγόμενων προϊόντων.