First Graphene, den australske materialevirksomhed, har gennemført, hvad de beskriver som et verdensførende kommercielt produktionsforsøg af grafenforstærkede cementsten i samarbejde med FP McCann, Storbritanniens største producent af præfabrikeret beton. Det fem måneder lange projekt producerede mere end 10,000 tagsten på FP McCanns anlæg i Cadeby, hvor der blev brugt 40 tons First Graphenes PureGRAPH-forstærkede cement. De færdige tagsten skal indarbejdes i nye bygninger på stedet.
Resultaterne bærer vægt for en industri, der kæmper med at reducere sine udledninger. Ifølge virksomhederne leverede grafenblandingen kulstofreduktioner på op til 14 procent og sænkede cement-til-beton-forholdet med 26 procent. Det andet tal er lige så vigtigt som det første. At reducere mængden af cement i hver flise reducerer direkte mængden af klinker, der kræves, og klinkerproduktion er det mest kulstofintensive trin i betonfremstilling.
Hvorfor er dekarbonisering af cement så vanskeligt
Cement tegner sig for cirka otte procent af de globale CO2-udledninger, og industrien har få nemme muligheder for at reducere dette tal. En stor del af udledningen kommer fra den kemiske proces med opvarmning af kalksten, som frigiver CO2 uanset den anvendte energikilde. Ethvert tilsætningsstof, der giver producenterne mulighed for at bruge mindre klinker, samtidig med at de bevarer den strukturelle ydeevne, adresserer derfor problemet ved roden.
Første grafen's tilgang fokuserer på deres PureGRAPH-CEM-additiv, som virksomheden siger styrker cementmatrixen tilstrækkeligt til at muliggøre et lavere klinkerindhold. FP McCann-forsøget testede denne påstand i industriel skala ved at integrere additivet i en eksisterende produktionslinje i stedet for et kontrolleret laboratoriemiljø. Denne sondring er vigtig for at vurdere den kommercielle levedygtighed.
Et andet projekt udvider evidensgrundlaget
FP McCanns fliseforsøg er et af to betydelige britiske projekter, som First Graphene for nylig har afsløret. Virksomheden har også samarbejdet med Breedon Group om at producere cirka 600 tons grafenforstærket cement på Hope Cement Works i Derbyshire. Dette parti indeholdt cirka tre tons PureGRAPH-CEM-additiv. Materialet er blevet sat til side til brug i tre separate byggeprojekter, hvor University of Manchester har fået til opgave at teste dets trykstyrke og ydeevne.
I det bredere program siger First Graphene, at tilsætningsstoffet kan reducere CO2-udledningen med op til 16 procent gennem et lavere klinkerindhold. University of Manchesters involvering tilføjer et uafhængigt element til ydeevneverifikationen, selvom disse resultater endnu ikke er offentliggjort.
Regeringsstøttet innovationsprogram
First Graphene har også deltaget i et initiativ støttet af den britiske regering sammen med Breedon Group, Morgan Sindall Construction and Infrastructure og University of Manchester. Programmet sigter mod at udvikle et mere højtydende grafenforstærket cementprodukt og vurdere dets kommercielle levedygtighed, sikkerhedsmæssige egenskaber og CO2-fordele. Inddragelsen af en stor entreprenør i Morgan Sindall sammen med en cementproducent og en akademisk institution tyder på, at initiativet evaluerer materialet på tværs af hele forsyningskæden.
Skala som bevis på konceptet
Betydningen af Cadeby-forsøget ligger lige så meget i processen som i præstationstallene. Nye byggematerialer viser ofte lovende resultater under laboratorieforhold og støder derefter på vanskeligheder, når producenter forsøger at integrere dem i standardproduktionsarbejdsgange. First Graphene har nu produceret mere end 10,000 fliser gennem et kommercielt anlæg uden tilsyneladende afbrydelse af den normale drift, hvilket imødekommer en af de centrale indvendinger, som indkøbsteams og specificeringsansvarlige typisk rejser.
Hvorvidt præstationstallene holder ved en bredere implementering, er fortsat et åbent spørgsmål. University of Manchesters kommende trykstyrketests på Breedon-partiet vil give yderligere data, men uafhængige fagfællebedømte resultater er endnu ikke blevet offentliggjort. Tallene for emissionsreduktion på 14 procent og 16 procent, der er citeret i begge projekter, kommer fra virksomhederne selv og bør behandles som virksomhedsrapporterede påstande, indtil de verificeres eksternt.
Implikationer for byggematerialer
Kommercielle tagdækningssektorer er et praktisk indgangspunkt for et nyt cementtilsætningsstof. Tagsten er et standardiseret produkt i store mængder med definerede ydeevnekrav. Succes der åbner en troværdig vej til bredere anvendelse på tværs af strukturelle betonapplikationer, hvor emissionsrisikoen er betydeligt højere.
Byggeindustrien i Storbritannien og andre steder står over for et bindende pres for at reducere mængden af indlejret kulstof i bygninger som en del af nationale klimaforpligtelser. Materialer, der reducerer efterspørgslen efter cement uden at kræve fundamentale ændringer i fremstillingsprocesser, vil sandsynligvis tiltrække seriøs opmærksomhed fra udviklere, entreprenører og beslutningstagere, der leder efter kortsigtede løsninger, der ikke afhænger af infrastruktur, der endnu ikke eksisterer.
First Graphenes forsøg løser ikke den udfordring med dekarbonisering, som cement står over for. De repræsenterer dog et målbart skridt fra laboratorieløfte til kommerciel virkelighed, hvilket er netop der, hvor de fleste løsninger med lavemissionsmaterialer historisk set er gået i stå.
