TRANSFORMACIJA PEPELA IZ DRVENE BIOMASE U GRAĐEVNE ... · •hidratacija, vrijeme vezivanja,...
Transcript of TRANSFORMACIJA PEPELA IZ DRVENE BIOMASE U GRAĐEVNE ... · •hidratacija, vrijeme vezivanja,...
TRANSFORMACIJA PEPELA IZ DRVENE BIOMASE U GRAĐEVNE KOMPOZITE S DODANOM VRIJEDNOŠĆU
Prof.dr.sc. Nina Štirmer, voditeljica projekta
Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet
1.RADIONICA „Transformacija pepela iz drvene biomase u građevne kompozite s dodanomvrijednošću“,
Hrvatska gospodarska komora, 20. listopada 2017.
1
• 1.3.2017. - 28.2.2021.
CILJ PROJEKTA
• Detaljna karakterizacija raspoloživog pepela drvne biomase
• Razvoj novih građevnih kompozita
• Izvođenje demonstracijskog projekta
2
• Izvođenje demonstracijskog projekta
Suradnici:Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet� Prof.dr.sc. I. Banjad Pečur� Prof. emerita D. Bjegović� Izv.prof.dr.sc. I. Gabrijel� Doc.dr.sc. A. Baričević� Doc.dr.sc. M. Jelčić Rukavina� Doc.dr.sc. B. Milovanović� Doc.dr.sc. M. Serdar
I. Carević, dipl.ing.građ.� I. Carević, dipl.ing.građ.Technische Universität Darmstadt Institut für Werkstoffe im Bauwesen� Prof. E. Koenders � Dr. sc. N. UkrainczykREGEA:� Mr. sc. V. ŠegonHolcim (Hrvatska) d.o.o.:� V. Višković Agušaj, dipl. ing. kemije� I. Rimac, dipl. ing. kem. tehn.
3
Pisma podrške:
� Hrvatska elektroprivreda d.d.
� Univerzal d.o.o., Varaždin
� Strizivojna Hrast d.o.o.� Strizivojna Hrast d.o.o.
� Slavonija OIE d.o.o.
� Pelet grupa d.o.o, Zagreb
4
5
Lokacije energana na biomasu u EU
Planirane lokacije elektrana na biomasu u Hrvatskoj do 2020.
Ministarstvo gospodarstva Republike Hrvatske, “OIE pregled – Interaktivna karta 62,” 2012.
Problematika pepela
• Jedna elektrana: 10 t/mjesečno pepela
• Predviđa se u EU-28: 600.000 t pepela
70 % odlaganje20 % poljoprivreda
10 % ostalo
• Veliki potencijal primjene pepela u građevinskoj industriji kao novog oblika sirovine
6
Izvor: http://biomassproject.blogspot.hr/2014/01/focus-on-biomass-
ash.htmlIzvor: http://carbonwaters.org/category/fill/
10 % ostalo
Mogućnost korištenja u poljoprivredi uz posebna ograničenja zbog kemijskog sastava (teški metali, elementi u tragovima)
Proizvodnja cementa
2,8 2,83,0
3,3
4,0
2,83,03,23,43,63,84,0
Pro
izvo
dn
ja c
emen
ta(m
ilij
ard
a to
na)
7
2,6
2,8
2,02,22,42,62,8
2006 2007 2008 2009 2010 2013
Pro
izvo
dn
ja c
emen
ta(m
ilij
ard
a to
na)
Godina
Pri proizvodnji cementa nastane 5 - 7 % ukupne svjetske emisije CO2
Usporedba – leteći pepeo dobiven izgaranjem ugljena
Svojstvo Norma Kriterij
Gubitak žarenjem HRN EN 196-2:2013
Razred A < 5,0 mas. %
Razred B < 7,0 mas. %
Razred C < 9,0 mas. %
Sadržaj klorida, Cl- HRN EN 196-2:2013 < 0,10 mas. %
Sadržaj sulfata, SO3 HRN EN 196-2:2013 < 3,0 mas. %
Sadržaj slobodnog kalcijevog oksida HRN EN 451-1:2017 < 1,5 mas. %
Sadržaj reaktivnog kalcijevog oksida* HRN EN 197-1:2012 < 10,0 mas. %
Svojstvo Norma Kriterij
Udio sitnih čestica *HRN EN 451-2:2017 ili
Razred N < 40,0 mas. %
(± 10 % od deklarirane vrijed.)
HRN EN 450-1:2013 Leteći pepeo za beton -
1. dio: Definicije, specifikacije i kriteriji
sukladnosti
Sadržaj reaktivnog kalcijevog oksida* HRN EN 197-1:2012 < 10,0 mas. %
Sadržaj reaktivnog silicijevog
dioksida**HRN EN 197-1:2012 > 25 mas. %
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3** HRN EN 196-2:2013 > 70 mas. %
Ukupni sadržaj alkalija**, Na2Oeq HRN EN 196-2:2013 < 5,0 mas. %
Sadržaj magnezijevog oksida**, MgO HRN EN 196-2:2013 < 4,0 mas. %
Sadržaj ukupnog fosfata**, P2O5 ISO 29581-2 < 5,0 mas. %
Sadržaj topivog fosfata***, P2O5
HRN EN 450-
1:2013, Dodatak C< 100 mg/kg
8
Udio sitnih čestica *HRN EN 933-10:2009
(± 10 % od deklarirane vrijed.)
Razred S < 12,0 mas. %
Indeks aktivnosti HRN EN 196-1:201628 dana > 75 %
90 dana > 85 %
Postojanost volumena** HRN EN 196-3:2016 < 10 mm
Gustoća čestica HRN EN 1097-7:2008± 200 kg/m3 od deklarirane
vrijednosti
Početak vremena
vezivanja***HRN EN 196-3:2016
Ne smije biti više od 2 x dulje
od početka vezivanja
referentne mješavine
Potreba za vodomHRN EN 450-1:2013,
Dodatak B
Razred N - nema zahtjeva
Razred S < 95,0
Dijagram tijeka projekta
1. PREGLED STANJA ZNANJA NA PODRUČJU ISTRAŽIVANJA
2. KARAKTERIZACIJA I OCJENA PDB ZA PRIMJENU U BETONU
3. RAZVOJ MINERALNIH KOMPOZITA S PDB
6.D
ISE
MIN
AC
IJA
UP
RA
VLJA
NJE
P
RO
JE
KTO
M
-om
9
3. RAZVOJ MINERALNIH KOMPOZITA S PDB
4. RAZVOJ MINERALNIH KOMPOZITA ZA SPECIFIČNE PRIMJENE
5. PROVEDBA PILOT PROJEKTA
6.D
ISE
MIN
AC
IJA
7.
UP
RA
VLJA
NJE
-om
Potencijal pepela
Kemijski sastav pepela ovisi o:
� tehnologiji obrade biomase� mjestu nastanka pepela
� pepeo iz ložišta (biomass bottom ash) � leteći pepeo (biomass fly ash)
10
� leteći pepeo (biomass fly ash)� temperaturi termičke obrade biomase� o korištenoj biomasi
Foto: Centralni kemijsko – tehnološki laboratorij, HEP proizvodnja
Karakterizacija drvne biomase i pepela (PDB-a)
• različiti izvori biomase i različite tehnologije spaljivanja
• kemijski sastav, pucolanska aktivnost, prisustvo teških metala
11
Klasifikacija PDB-a kao punila ili zamjene za dio cementa
Inženjerska svojstva mineralnih kompozita s PDB-om
• hidratacija, vrijeme vezivanja, mehanička svojstva
• variranje udjela PDB-a i vodovezivnog omjera
• mikrostrukturne analize
• izluživanje teških metala• izluživanje teških metala
12
Ispitivanje svojstava betona s PDB-om
• Mehanička svojstva• Tlačna čvrstoća, vlačna čvrstoća, modul elastičnosti
• Trajnosna svojstva• kapilarno upijanje, vodopropusnost, plinopropusnost, difuzija
klorida, otpornost na smrzavanje i odmrzavanje
• volumenska stabilnost (autogeno skupljanje, plastično skupljanje i skupljanje uslijed sušenja)
• rizik od korozije armature
• otpornost na djelovanje visokih temperatura
13
Potencijal pepela
Primjena Funkcija
Alternativna veziva kao zamjena za postojeći cement Komponenta
Proizvodnja klinkera (cementa) Sirovina
Betonski proizvodi Punilo/Vezivo
Pregled potencijalne primjene pepela od drvne biomase u građevinskoj industriji
Izvor: Eijk van, R. J, KEMA, 2012
Betonski proizvodi Punilo/Vezivo
Građevinski materijal za gradnju cesta Vezivo/Sirovina
Opeka na bazi pijeska i vapna Punilo/Vezivo
Infrastrukturni radovi (nasipi, nasipavanje) Materijal za nasipavanje
Stabilizator tla VezivoUmjetni agregat Sirovina
14
Zaključak
ELEKTRANA NA
BIOMASU
TOPLINSKA
i/ili ELEKTRIČNA
ENERGIJA
DRVNA
BIOMASA
15
PEPEO IZ DRVNE BIOMASE
ZNANOST O MATERIJALIMAGRAĐEVINSKA
INDUSTRIJA
HVALA NA POZORNOSTI!
16
Mail: [email protected]/tarec
Projekt „Transformacija pepela iz drvene biomase u građevne kompozite s dodanom vrijednošću - TAREC2” (IP-06-2016) financira Hrvatska zaklada za znanost.