识别未来低碳水泥的组成部分

全球每年生产100亿吨水泥，是能源转型的一个重大挑战。在法国，该行业的专业人士打算到2030年将二氧化碳排放量减少50%，然后在2050年实现碳中和。因此，这场竞赛开始于整个行业的脱碳，不仅涉及制造过程（能源效率、燃料选择、二氧化碳排放捕获），还涉及其他原材料和熟料替代新材料的选择。

辐照固体实验室（LSI）的研究员Marie Noëlle de Noirfontaine和Mireille Courtial响应了水泥制造商在这方面发起的项目呼吁。他们的工作是爱丽舍宫2030年法国投资计划的一部分。“我们对熟料的替代材料感兴趣，”Noirfontaine的Marie Noëlle说。Mireille Courtial补充道：“这是减少温室气体排放的主要杠杆之一。”。事实上，熟料制造过程中三分之二的排放来自石灰石脱碳成石灰和二氧化碳。剩下的三分之一来自加热炉所需的能量

很长一段时间以来，一些熟料在普通水泥中被替代材料取代。这些是天然材料和工业副产品，玻璃状或体外结晶，精细研磨，来自高炉或火力发电厂。然而，逐步关闭这些网站需要寻找新的替代品。回收玻璃，由于其广泛的可用性，是一个非常有趣的。更广泛地说，含有细碎硅质或硅铝质玻璃相的材料——如罗马人已经使用的天然火山灰——吸引了科学家的注意。词汇精度低：玻璃指的是原子无序的任何固体物质，而不是晶体，晶体的原子排列精确且重复。它也被称为无定形固体。Marie Noëlle de Noirfontaine解释说：“玻璃网络解聚得越多，其反应性就越强，因此能够取代熟料。”。

过程上游

从工业废物到火山灰，两位科学家分析了水泥制造商提供的熟料替代品的整个代表性小组。通过对这些样品进行光谱（拉曼、X射线荧光）和X射线衍射的筛选，他们能够对其进行表征和分类（原子的性质、顺序）。“我们将通过这三种技术获得的结果进行了交叉检查，并开发了一种易于水泥工人使用的读取网格。Mireille Courtial透露：“它告诉他们我们13个样品中所含玻璃结构的聚合程度，因此每个样品的反应性及其取代熟料的潜力。”。

这些结果发生在新脱碳水泥生产线的上游。“这些材料的精细表征使化学家能够设计能够解聚最稳定玻璃的活化剂，并扩大熟料的可能替代品范围。Marie Noëlle de Noirfontaine热情地说：“这是未来几年该行业的繁荣。”。

因为除了水泥制造商的13个样品外，其他替代材料也出现在两位研究人员的工作台上。“圣戈班与我们接洽，以描述植物（木材、稻草）、动物（尸体）和废物（纸张）燃烧产生的生物质灰。我们的结果将揭示每种类型灰烬的潜力。Mireille Courtial说：“然后由化学家接手。”。

核能也受到关注

除了减少温室气体，两位科学家的工作还为与CEA-DES合作开展的国家研究项目提供了重要知识。两位研究人员解释说：“我们正在帮助研究构成深地质层放射性废物储存基质的水泥，以及核电站安全壳的水泥。”。材料成分的表征提供了其抗辐射（伽马和电子）和环境的信息。无需强调此类工作带来的安全挑战