Цементная промышленность — один из главных источников CO₂, на нее приходится около 8% мировых выбросов. А еще каждый год металлургические заводы производят больше 400 миллионов тонн стального шлака — отходов, которые плохо перерабатываются. Лишь 30% этого материала используют в строительстве, остальное копится на свалках, создавая экологические проблемы.

Ученые из Юго-Восточного университета Китая под руководством профессора Чуньсян Цяня нашли способ убить двух зайцев: утилизировать шлак и сократить выбросы CO₂ от цементных заводов. Они применили микробные технологии и вращающуюся печь, чтобы ускорить карбонизацию шлака — процесс, который связывает углекислый газ из дымовых газов цементных печей.

Карбонизация — процесс, при котором CO₂ реагирует с минералами (например, оксидом кальция в шлаке), образуя карбонаты (как правило, карбонат кальция). Это «запечатывает» углекислый газ в твердой форме.

Результаты опубликованы в издании Engineering.

Как это работает

• Шлак обрабатывают микроорганизмами и пропускают через печь.
• CO₂ из выбросов вступает в реакцию с минералами шлака, превращаясь в стабильные карбонаты.
• Всего за час удается связать около 10% углекислого газа, причем технология эффективна в любое время года.

Главное — добиться двух показателей: степень связывания CO₂ должна быть выше 8%, а частицы шлака — достаточно мелкими (удельная поверхность не менее 300 м²/кг). Тогда материал становится безопасным для строительства.

Но самое интересное — роль микробов. Они не только ускоряют карбонизацию, но и меняют структуру материала:

• Остатки бактерий работают как центры кристаллизации, ускоряя твердение цемента.
• Биогенный карбонат кальция образует более мелкие кристаллы, что повышает прочность бетона.

Если заменить 30% цемента таким шлаком (при степени карбонизации 10% и тонкости помола 600 м²/кг), прочность смеси составит 87,7% от обычного цемента. Это не только снижает углеродный след, но и дает шлаку вторую жизнь.

Технология может серьезно повлиять на две отрасли:

• Металлургию — сократит затраты на утилизацию шлака.
• Строительство — снизит себестоимость бетона за счет замены цемента.

Главный плюс — масштабируемость. Если метод внедрят на цементных заводах, это даст:

• Снижение выбросов без дорогих систем улавливания CO₂.
• Уменьшение зависимости от природных ресурсов (например, известняка).

Но ключевой вопрос — экономика. Если процесс окажется дешевле традиционных методов, его быстро подхватят.

Исследование не учитывает долговечность бетона с таким шлаком. Карбонизация может со временем менять свойства материала — например, усиливать коррозию арматуры. Также неясно, как микробы поведут себя в реальных условиях, а не в лаборатории.

Ранее ученые заявили, что бетонные джунгли тоже помогают бороться с изменением климата.