A geopolimerek új típusú, szervetlen polimer szerkezetű amorf anyagok. Előállításuk lúgos közegben történik agyagásványok és az alkáli-szilikátok reakciójával. A geopolimereket magas tűzállóság, alacsony vízfelvételi tényező és fiatalon magas mechanikai szilárdság jellemzi. Egy brazil kutatás szerint az agyagtégla-hulladék felhasználható geopolimer anyagok, például épületek tetőcserepeinek előállítására (Azevedo et al. (2020). A kerámiaiparban a gyártás, szárítás és a szállítás során nagy mennyiségű selejtes (C.M.F. Vieira (2013) agyagtégla-termék (samott) keletkezik, amely gazdag szilícium-dioxidban és alumínium-oxidban, amelyek alapvető vegyületek a geopolimerek szintézisében.

A geopolimerek gyártása során használt hagyományos alapanyagok, például a metakaolin (prekurzor) és a nátrium-alapú oldatok (aktivátor) használata a kitermelés környezeti hatásaira és az ezzel járó magas költségekre tekintettel problémát jelentenek. A geopolimerek szintézisében közel 14-es pH-értékű aktivátorokra van szükség (D. Khale, R. Chaudhary (2007). Ilyen lúgos közeg eléréséhez a NaOH-koncentrációnak 5-16 molos, vagy a KOH-koncentrációnak 4-8 molos tartományban kell lennie. A prekurzorok a szilícium- és alumínium-oxidok elsődleges forrásai, ezek felelősek a geopolimer szerkezetért, valamint az aktivátorokkal reagálva az anyagpolimer szerkezeti láncát képezik.

A kísérlet során a hagyományos metakaolint részben samottal helyettesítették. Emellett kvarchomokot és kereskedelmi forgalomban kapható metakolint használtak fel. Különféle kompozíciókat állítottak elő, és két konformációs technikát használtak: préselést és öntést. Az öntött és préselt mintákat szobahőmérsékleten 24 órán át keményítették, a nedvességvesztését műanyag borítással akadályozták meg. Ezt követően szárítószekrényben 60°C hőmérsékleten 7-től 14 napig keményítették. A vizsgálat azt mutatta, hogy az öntött mintáknál magasabb a lineáris zsugorodás mértéke, mint a préselteknél. Általánosan elmondható, hogy a zsugorodás a keményedésre hagyott idő és a hőmérséklet növekedésével nőtt, de a tisztán metakolinból készült minták szintjét egyik változat sem érte el. Ennek ellenére, valamivel hosszabb keményedésre hagyott idő esetén a samottal sikeresen lehet részben helyettesíteni a metakaolint kerámia tetőcserép gyártásánál. Így a kerámia hulladék alkalmasnak bizonyult geopolimer kerámia gyártására. Ez alacsonyabb CO2-kibocsátást eredményez a hagyományos tetőcserép gyártásának égetési lépéséhez képest, emellett elősegíti a hulladék újrafelhasználását, amely hozzájárul a fenntarthatósághoz és a környezet megőrzéséhez.

Források:

  • Azevedo A.R.G. – Vieira C.M.F. – Ferreira W.M. – Faria K.C.P. – Pedroti L.G. – Mendes B.C. (2020): Potential use of ceramic waste as precursor in the geopolymerization reaction for the production of ceramic roof tiles, Journal of Building Engineering, 29. évfolyam. Elérhető: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101156 (A letöltés ideje: 2021.04.19.)
  • C.M.F. Vieira – J.V. Emiliano (2013): Incorporation of sedimentary powder rock in roofing tiles body – Part 1: effect in the physical and mechanical properties, Ceramica 59, pp. 389–394.
  • D. Khale, R. Chaudhary (2007): Mechanism of geopolymerization and factors influencing its development. Review, J. Mater. Sci. 42, pp. 729–746.