مروری بر ارزیابی چرخه عمر (LCA) جهت اندازه‌گیری تاثیرات محیط‌زیستی بتن ژئوپلیمری

نویسندگان

1 دکتری مهندسی سیستم های انرژی _انرژی و محیط زیست ،گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استاد،گروه مهندسی محیط زیست ،دانشگاه تهران ،تهران ، ایران

چکیده

بتن به علت دارا بودن ویژگی‌های خاص، پرمصرف‌ترین ماده در صنعت ساخت و ساز بعد از آب است. اما فرآیند تولید سیمان پرتلند معایب عمده محیط‌زیستی به دنبال دارد که این مورد 8 درصداز انتشار CO2 جهانی (4 میلیارد تن در سال) را تشکیل می‌دهد. از این رو نیاز به استفاده از یک جایگزین برای سیمان‌های رایج (پرتلند) ضروری به نظر می‌رسد. در سال‌های اخیر ژئوپلیمر به عنوان یک عامل سیمانی جدید و دوستدار محیط‌زیست، جهت جایگزینی برای سیمان پرتلند مطرح شده است. ژئوپلیمرها، زنجیره‌ها یا شبکه‌هایی از مولکول‌های معدنی هستند که با پیوندهای کووالانسی اتصال یافته‌اند و از ترکیب دو بخش اصلی منبع آلومیناسیلیکاتی(مواد خام ثانویه) و محلول فعال‌‌کننده قلیایی، تشکیل می‌‌شوند. آن‌‌‌‌ها می‌توانند ویژگی‌‌‌‌های فنی برجسته‌‌ای همچون مقاومت مکانیکی بالا، مقاومت شیمیایی مناسب و یا مقاومت حرارتی بالایی را از خود نشان دهند. این مساله توسط تحقیقات مختلفی مستند شده است که عملکرد خوب ژئوپلیمرها، می‌‌تواند با استفاده از مواد خام ثانویه نظیر پسماندهای صنعتی مانند خاکستر بادی یا سرباره به دست آید. این موضوع، بیانگر توجه فراوان به این فناوری می‌‌باشد. استفاده از پسماند برای تولید ژئوپلیمر، نه تنها می‌‌تواند مشکل از بین بردن ضایعات را حل کند، بلکه مصرف مواد خام ثانویه را نیز کاهش می‌‌دهد. در این مقاله، مروری بر اثرات تولید ژئوپلیمر از دیدگاه محیط‌زیستی انجام می‌‌شود. علاوه بر این، محرک‌‌های حاکم بر اثرات اکولوژیکی ژئوپلیمرها، جهت ارایه‌‌ی راهنما برای توسعه‌‌ی ترکیبات ژئوپلیمری برای کاربردهای مختلف مورد بحث قرار می‌‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


Bakharev, T. 2005. Resistance of geopolymer materials to acid attack. Cement and Concrete Research, 35(4), 658–670.
Bakharev, T.; Sanjayan, J.G. & Cheng, Y.-B. 1999. Effect of elevated temperature curing on properties of alkali-activated slag concrete. Cement and Concrete Research, 29(10), 1619–1625.
Bakharev, T.; Sanjayan, J.G. & Cheng, Y.-B. 2003. Resistance of alkali-activated slag concrete to acid attack. Cement and Concrete Research, 33(10), 1607–1611.
Calderón, L. A.; Iglesias, L.; Laca, A.; Herrero, M. & Díaz, M. 2010. The utility of Life Cycle Assessment in the ready meal food industry. Resources, conservation and recycling, 54(12), 1196-1207.
Chevalier, B.; Reyes, T. & Laratte, B. 2011. Methodology for choosing life cycle impact assessment sector- specific indicators. Paper presented at the DS 68-5: Proceedings of the 18th International Conference on Engineering Design (ICED 11), Impacting Society through Engineering Design, Vol. 5: Design for X/Design to X, Lyngby/Copenhagen, Denmark, 15.-19.08. 2011.
Consultant, P. E. 2013. SimaPro Database Manual Methods Library. Netherlands: Product Ecology Consultant’s Report, Version, 2.
Dombrowski, K.; Weil, M. & Buchwald, A. 2008. Geopolymer binders. Zkg International, 61(3), 70–80.
Dreyer, L.C.; Niemann, A.L. & Hauschild, M.Z. 2003. Comparison of three different LCIA methods: EDIP97, CML2001 and Eco-indicator 99 – Does it matter which one you choose? International Journal of Life Cycle Assessment, 8(4), 191–200.
Duxson, P.; Fernandez-Jimenez, A.; Provis, J.L.; Lukey, G.C.; Palomo, A. & van Deventer, J.S.J. 2007a. Geopolymer technology: the current state of the art. Journal of Materials Science, 42(9), 2917–2933.
Duxson, P.; Mallicoat, S.W.; Lukey, G.C.; Kriven, W.M. & Van Deventer, J.S.J. 2007b. The effect of alkali and Si/Al ratio on the development of mechanical properties of metakaolin-based geopolymers. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 292(1), 8–20.
Duxson, P.; Provis, J.L.; Lukey, G.C. & Van Deventer, J.S.J. 2007c. The role of inorganic polymer technology in the development of `green concrete’. Cement and Concrete Research, 37(12), 1590–1597.
Ecoinvent. 2006. Database. Ecoinvent Version v 1.3.
Esparham, A. & Moradikhou, A. B. 2021. Factors Influencing Compressive Strength of Fly Ash-based Geopolymer Concrete. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(3), 21-21.‏
Esparham, A.; & Moradikhou, A. B. 2021. A Novel Type of Alkaline Activator for Geopolymer Concrete Based on Class C Fly Ash. Advance Researches in Civil Engineering, 3(1), 1-13.
Esparham, A.; Moradikhou, A. B.; Andalib, F. K. & Avanaki, M. J. 2021. Strength characteristics of granulated ground blast furnace slag-based geopolymer concrete. Advances in Concrete Construction, 11(3), 219–229.
Esparham, A.; Moradikhou, A. B. & Jamshidi Avanaki, M. 2020. Effect of Various Alkaline Activator Solutions on Compressive Strength of Fly Ash-Based Geopolymer Concrete. Journal of civil Engineering and Materials Application, 4(2), 115-123.
Esparham, A. 2020. Factors Influencing Compressive Strength of Metakaolin-based Geopolymer Concrete. Modares Civil Engineering journal, 20(1), 53-66.‏
Goedkoop, M.; Heijungs, R.; Huijbregts, M.; De Schryver, A.; Struijs, J. & Van Zelm, R. 2009. ReCiPe 2008. A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level, 1, 1-126.
Gruskovnjak, A.; Lothenbach, B.; Holzer, L.; Figi, R. & Winnefeld, F. 2006. Hydration of alkali-activated slag: comparison with ordinary Portland cement. Advances in Cement Research, 18(3), 119- 128.
Guermazi, N.; Elleuch, K.; Ayedi, H.F.; Zahouani, H, & Kapsa, P. 2008. Susceptibility to scratch damage of high density polyethylene coating. Materials Science and Engineering: A, 492(1–2), 400–406.
Guinée et al. 2001. Life cycle assessment. An operational guide to the ISO standards. Part1: LCA in perspective. Part 2a: Guide. Part 2b: Operational annex. Part 3: Scientific background. Ministry of Housing, Spatial Planning and the Environment (VROM) and Centre of Environmental Science, Leiden Niederlande.
ISO. 14040. 2006. Environmental management- life cycle assessment- principles andframework. International Organization for Standardization (ISO).
Menzel, U. -1991-. Heat treatment of concrete. Concrete plant + precast technology, 12, 92–96.
Moradikhou, A. B.; Esparham, A. & Avanaki, M. J. 2019. Effect of Hybrid Fibers on Water absorption and Mechanical Strengths of Geopolymer Concrete based on Blast Furnace Slag. Journal of civil Engineering and Materials Application, 3(4), 195-211.‏
Nowak, R. 2008. Geopolymer concrete opens to reduce CO2 emissions. The New Scientist, 197(2640), 28–29.
Solomon, S.; Manning, M.; Marquis, M. & Qin, D. 2007. Climate change 2007-the physical science basis: Working group I contribution to the fourth assessment report of the IPCC (Vol. 4): Cambridge university press.
Weil, M.; Buchwald, A. & Dombrowski, K. 2006. Sustainable Design of Geopolymers– Integration of Economic and Environmental Aspects in the Early Stages of Material Development. GDCH-Monograph, 36, 297–306.