オーストラリアの材料会社であるFirst Grapheneは、英国最大のプレキャストコンクリートメーカーであるFP McCannと提携し、グラフェン強化セメントタイルの世界初となる商業生産試験を完了した。5ヶ月にわたるこのプロジェクトでは、FP McCannのCadeby工場で、First GrapheneのPureGRAPH強化セメント40トンを使用し、1万枚以上の屋根タイルを生産した。完成したタイルは、同工場の新築建物に組み込まれる予定だ。
この結果は、排出量削減に苦慮する業界にとって大きな意味を持つ。各社によると、グラフェン配合により二酸化炭素排出量を最大14％削減し、セメントとコンクリートの比率を26％低減できたという。この2つ目の数値は、1つ目の数値と同様に重要である。タイル1枚あたりのセメント量を減らすことで、必要なクリンカーの量を直接的に削減でき、クリンカーの製造はコンクリート製造工程の中で最も二酸化炭素排出量の多い工程だからだ。
セメントの脱炭素化がなぜこれほど難しいのか
セメントは世界の二酸化炭素排出量の約8％を占めており、業界にとってその削減を容易にする手段はほとんどない。排出量の大部分は、石灰石を加熱する化学プロセスから発生し、使用するエネルギー源に関わらず二酸化炭素が放出される。そのため、構造性能を維持しながらクリンカーの使用量を減らすことができる添加剤は、問題の根本的な解決につながる。
最初のグラフェン同社のアプローチは、PureGRAPH-CEM添加剤を中心としており、同社によれば、この添加剤はセメントマトリックスを十分に強化し、クリンカー含有量を低減できるという。FP McCann社による試験では、この主張を工業規模で検証し、添加剤を管理された実験室環境ではなく、既存の生産ラインに組み込んだ。この違いは、商業的な実現可能性を評価する上で重要である。
2つ目のプロジェクトは証拠基盤を拡大する
FP McCann社のタイル試験は、First Graphene社が最近発表した英国における2つの重要なプロジェクトのうちの1つです。同社はまた、Breedon Group社と協力して、ダービーシャー州のHope Cement Worksで約600トンのグラフェン強化セメントを製造しました。このバッチには約3トンのPureGRAPH-CEM添加剤が含まれていました。この材料は3つの異なる建設プロジェクトで使用するために確保されており、マンチェスター大学がその圧縮強度と性能を試験することになっています。
より広範なプログラムにおいて、ファースト・グラフェン社は、この添加剤によってクリンカー含有量を低減することで、二酸化炭素排出量を最大16％削減できると述べている。マンチェスター大学の参加は、性能検証に独立した要素を加えるものだが、その結果はまだ公表されていない。
政府支援のイノベーションプログラム
First Grapheneは、Breedon Group、Morgan Sindall Construction and Infrastructure、マンチェスター大学とともに、英国政府が支援するイニシアチブにも参加しています。このプログラムは、高性能なグラフェン強化セメント製品の開発と、その商業的実現可能性、安全性、および炭素排出量削減効果の評価を目的としています。大手建設会社であるMorgan Sindallがセメントメーカーや学術機関とともに参加していることから、このイニシアチブはサプライチェーン全体にわたって材料の評価を行っていることがうかがえます。
概念実証としてのスケール
ケイデビーでの試験の意義は、性能数値だけでなく、そのプロセスにもある。新しい建築材料は、実験室環境では有望な結果を示すことが多いものの、製造業者が標準的な生産工程に組み込もうとすると困難に直面する。ファースト・グラフェン社は、通常の業務に明らかな支障をきたすことなく、商業施設で10,000万枚以上のタイルを生産することに成功した。これは、調達チームや仕様策定担当者が通常提起する主要な懸念事項の一つを解消するものである。
これらの性能数値がより広範な展開においても維持されるかどうかは、依然として未解決の問題である。マンチェスター大学がブリードンバッチに対して実施予定の圧縮強度試験は追加データを提供するが、独立した査読済みの結果はまだ公表されていない。両プロジェクトで引用されている14％と16％の排出量削減率は、企業自身が発表した数値であり、外部機関による検証が行われるまでは、企業報告値として扱うべきである。
建築材料への影響
商業用屋根材分野は、新しいセメント添加剤にとって現実的な参入点となる。屋根瓦は大量生産され、標準化された製品であり、性能要件も明確に定められている。そこでの成功は、排出量削減への懸念がはるかに高い構造用コンクリート用途への幅広い普及への確かな道を開くことになる。
英国をはじめとする各国の建設業界は、国の気候変動対策の一環として、建物の製造・輸送に伴う二酸化炭素排出量を削減するという強い圧力に直面している。製造工程に根本的な変更を加えることなくセメント需要を削減できる材料は、まだ存在しないインフラに依存しない短期的な解決策を求める開発業者、請負業者、政策立案者から大きな注目を集めるだろう。
First Grapheneの試みは、セメントが直面する脱炭素化の課題を解決するものではない。しかしながら、それは研究室での有望な成果から商業的な実現へと踏み出した、測定可能な一歩であり、まさに低炭素材料ソリューションの多くがこれまで行き詰まってきた段階である。
