Ettersom sementindustrien alene står for fem til åtte prosent av verdens årlige CO2-utslipp jobbes det kontinuerlig med å finne egnede erstatninger for dette viktige byggematerialet.
De siste årene har man funnet ut at brent leire kan brukes til å erstatte opptil 50 prosent av sementen som brukes til å lage en betongkonstruksjon.
– Leire er rett og slett en stor uutnyttet ressurs som kan bidra til å bedre hele verdens miljøregnskap, mener SINTEF-forsker Harald Justnes.
– Det har vært kjent en stund at ren kaolin-leire som det finnes mye av i varmere strøk egner seg til betong, ved at den brennes til såkalt meta-kaolin. Men nå har vi funnet ut at urene leiretyper, slik vi har her hjemme i Norge, også kan benyttes, forteller Justnes.
- Nytt materiale: Denne betongen kan smelte snø - kan tas i bruk på flyplasser
Brent leire gir miljøvennlig sement
Når man skal lage sement varmebehandler man kalkstein over 1450 grader, noe som fører til at steinen spalter CO2 som alene utgjør cirka 60 prosent av det totale utslippet, resten kommer fra brennstoff.
Brent leire er mye mer miljøvennlig ettersom den ikke gir fra seg CO2 under varmebehandling, annet enn utslippene som skyldes selve oppvarmingen, men disse er også langt lavere fordi leiren ikke trenger å varmes høyere enn 600-800 grader.
Dette gjør det dessuten mulig å bruke bio-brennstoff, som vil redusere CO2-utslippet ytterligere.
Får nytt liv som betong
Den norske leiren består av en blanding av leirmineralene kaolin, illitt og smektitt, samt krystallinsk kvarts. Denne type leire har av mange vært avskrevet for bruk som sementerstatter.
Det skyldes spesielt leirens innhold av illitt som er svært vanskelig å aktivere, og smektitt som mange tror er lite reaktiv.
Det var umulig å lage sement av slik leire, trodde de fleste. Men nå har Sintef-forskerne funnet ut hvordan slik leire faktisk kan få nytt liv som betong.
Justnes forteller at en stor fordel med vår leire er at den ikke trenger å raffineres før bruk, den er mye billigere å produsere og har i motsetning til kaolin-leire, ikke konkurrerende bruksområder. Den rene kaolin-leiren brukes på grunn av sin hvite farge også i produksjon av porselen, papir og sminke.
– Skal man gjøre noe med de store volumene med betong, så må man altså tenke vanlig blåleire, mener Justnes.
- Energiløsninger: Dette er de tre energiutfordringene i fremtidens bygninger
Leiren kan brukes som den er
– Vi kan enkelt og greit spa opp leire fra bakken og brenne den direkte. Dette er altså snakk om vanlig blåleire som finnes omtrent overalt i Norge. Det er nesten rart at den virker så bra i og med at den inneholder så mye forurensinger, sier han.
I forhold til fasthet vil det gå bra å erstatte sement med 50 prosent leire, men blant annet for å sikre betongens armering mot korrosjon, altså sprengende rust-dannelse, tror Justnes at man ikke bør bruke mer enn 35 prosent inntil videre.
– Det gjenstår mye dokumentasjonsarbeid før vi kan komme med endelige svar her, og ettersom hver leiretype oppfører seg ulikt trenger vi og mye forskning for å optimalisere brenneprosessen og finne ut hvordan leiren vil reagere over kort så vel som lang sikt, forteller SINTEF-forskeren.
- Skjeggestadbrua: Støper ny bru et år etter brukollapsen
Det satses på leire
I år ble det startet en stor ny internasjonal konferanseserie for bruk av brent leire til produksjon av blandingssementer eller som erstatning for sement i betong.
– Det sier noe om hvordan forskningsmiljøene ser på leiren som en ressurs nå, mener Justnes.
Det er også forsket på andre måter å erstatte sement, men det er leire som er fremtiden, tror han.
– Risskallaske og flygeaske fra kullkraftverk er eksempler på andre erstatninger som fungerer.
Men det er for lite ris til at risskallaske kan utgjøre noen særlig forskjell annet enn lokalt, og det begynner å bli mangel på flygeaske av tilstrekkelig kvalitet.
Flygeasken må dessuten importeres, og i tillegg planlegger man jo også å fase ut kullkraftverk på grunn av de store CO2-utslippene fra disse.
– Leire, derimot, den finnes overalt i hele verden, avslutter Sintef-forskeren.
