Dzięki odpadom z baterii beton może lepiej magazynować ciepło

Nowatorski projekt naukowców z Uniwersytetu Jagiellońskiego zakłada wykorzystanie odpadów z recyklingu baterii litowo-jonowych, przemysłu biopaliw oraz górnictwa do produkcji nowoczesnego betonu o zwiększonych właściwościach termicznych. Inicjatywa ta ma na celu ograniczenie wahań temperatury wewnątrz budynków, zmniejszenie zapotrzebowania na energię grzewczą i chłodzącą oraz efektywne zagospodarowanie problematycznych surowców wtórnych w ramach gospodarki obiegu zamkniętego.

Potencjał tradycyjnego betonu a nowe wyzwania badawcze

Jak wyjaśniła uczelnia w przesłanym PAP komunikacie, choć beton może pochłaniać ciepło i później stopniowo je oddawać, jego możliwości magazynowania energii cieplnej są nieduże. Badacze chcą je zwiększyć, dodając do niego odpowiednio dobrane materiały pochodzące z trzech różnych źródeł.

Pierwszym z nich będzie grafit odzyskiwany podczas recyklingu baterii litowo-jonowych. Po ich rozdrobnieniu powstaje tzw. czarna masa, zawierająca ten materiał oraz związki litu, niklu, kobaltu czy manganu. Cenne metale są z niej odzyskiwane, natomiast grafit jest obecnie trudny do dalszego zagospodarowania.

Drugim składnikiem mają być materiały zmiennofazowe pochodzenia biologicznego, m.in. gliceryna i oleje roślinne. Takie substancje podczas zmiany stanu skupienia mogą gromadzić dużą ilość ciepła, a później je uwalniać. Dzięki temu działają jak magazyn energii cieplnej wbudowany w materiał budowlany.

Trzecim elementem będą mineralne produkty uboczne przemysłu wydobywczego i produkcji kruszyw.

Zastosowanie nowoczesnego materiału w budownictwie

Docelowo nowy materiał miałby pomagać ograniczać wahania temperatury wewnątrz budynków. Gdy temperatura rośnie, składniki magazynujące energię pochłaniałyby część ciepła, a gdy spada, stopniowo je oddawały. Potencjalnie mogłoby to zmniejszyć zapotrzebowanie na ogrzewanie lub chłodzenie.

Autorzy projektu ACTI-CON liczą, że pozwoli on również ograniczyć ilość odpadów wymagających zagospodarowania. Wpisuje się tym samym w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym i odpowiedzialnej produkcji, „potwierdzając, że nauka może skutecznie odpowiadać na potrzeby współczesnego świata”.

Wykorzystując odpady jako cenne surowce, projekt „otwiera drogę do tworzenia bardziej zrównoważonych technologii wspierających transformację sektora budowlanego. Połączenie badań naukowych, współpracy z biznesem oraz aktywnego udziału studentów sprawia, że przedsięwzięcie ma nie tylko wymiar badawczy, ale również edukacyjno-poznawczy i społeczny” – napisali w komunikacie przedstawiciele UJ.

Przebieg prac i współpraca naukowa

W pierwszych etapach projektu naukowcy będą analizować właściwości poszczególnych surowców, dobierać skład dodatku oraz sprawdzać jego działanie w betonie. Powstaną również demonstracyjne bloczki betonowe.

Projekt będzie prowadzony w formule Living Lab, czyli we współpracy naukowców, studentów i przedstawicieli przemysłu. Jego koordynatorką jest dr hab. Agnieszka Węgrzyn, prof. UJ z Zakładu Technologii Chemicznej Wydziału Chemii UJ. W projekcie uczestniczą również naukowcy, doktoranci i studenci związani m.in. z UJ, Politechniką Krakowską i Politechniką Koszycką oraz partnerzy przemysłowi.