شرکت PHNX Materials با استفاده از ضایعات زغال‌سنگ راهی برای کاهش کربن بتن یافته است

نیروگاه‌های زغال‌سنگ در طول قرن گذشته خسارات قابل توجهی وارد کرده‌اند؛ از تغییرات آب و هوایی و باران اسیدی گرفته تا بیماری‌های ریوی و قلبی. اما در خاکستر این نیروگاه‌ها، ناجی کوچکی برای آب و هوا پنهان شده است.

کریش مهتا (Krish Mehta)، هم‌بنیان‌گذار و مدیرعامل شرکت PHNX Materials، می‌گوید: «از خاکستر می‌توان برای جایگزینی تا ۳۰ درصد سیمان استفاده کرد.» با جابجایی سیمان در بتن، خاکستر بادی (fly ash) حاصل از نیروگاه‌های زغال‌سنگ می‌تواند بخش قابل توجهی از ردپای کربن این ماده را حذف کند.

شرکت PHNX Materials روشی برای حذف گوگرد (sulfur) و کربن (carbon) از خاکستر بادی ابداع کرده است؛ ناخالصی‌هایی که شرکت‌های بتن‌سازی ترجیح می‌دهند از آن‌ها اجتناب کنند. با استخراج این ترکیبات، PHNX خاکستر بادی را آماده استفاده برای شرکت‌های بتن‌سازی می‌کند و در عین حال منبع جدیدی از گوگرد و آلومینیوم (aluminum) که یکی دیگر از ترکیبات موجود در خاکستر بادی است، ایجاد می‌نماید.

این استارتاپ اخیراً یک دور سرمایه‌گذاری اولیه (seed round) به مبلغ ۲.۵ میلیون دلار جذب کرده است. این دور توسط شرکت‌های سرمایه‌گذاری Divergent Capital، KdT Ventures، و Overture رهبری شده و جین وودوارد (Jane Woodward) نیز در آن مشارکت داشته است.

استفاده از خاکستر در بتن هزاران سال قدمت دارد. رومیان باستان از خاکستر آتشفشانی استفاده می‌کردند و در طول قرن گذشته، ادارات حمل و نقل ایالتی به خاکستر بادی حاصل از نیروگاه‌های زغال‌سنگ روی آورده‌اند. به عنوان مثال، اداره حمل و نقل کالیفرنیا (Caltrans) استفاده از حداقل ۲۵ درصد خاکستر بادی در بتن مورد استفاده برای پروژه‌های خود را الزامی کرده است.

خورخه اوزیو-نورگارد (Jorge Osio-Norgaard)، هم‌بنیان‌گذار و مدیر ارشد فناوری (CTO) شرکت PHNX Materials، می‌گوید راز خاکستر بادی این است که به تثبیت مخلوط بتن کمک می‌کند. در صورت عدم وجود خاکستر، یک واکنش شیمیایی می‌تواند سنگدانه‌ها (aggregate) – سنگریزه‌های کوچک در بتن – را به ژلی تبدیل کند که منبسط شده و باعث ترک خوردن بتن می‌شود.

اوزیو-نورگارد اظهار داشت: «وقتی یک میلیارد دلار صرف ساخت یک بزرگراه یا پل می‌کنید، می‌خواهید که ۱۰۰ سال دوام بیاورد. خاکستر بادی به دستیابی به این هدف کمک می‌کند.»

تعطیلی نیروگاه‌های زغال‌سنگ مقدار خاکستر موجود برای شرکت‌های بتن‌سازی را به شدت کاهش داده است. زغال‌سنگ قبلاً ۵۱ درصد کل برق ایالات متحده را تامین می‌کرد؛ امروزه این رقم به ۱۵ درصد رسیده است.

این تعطیلی‌ها صنعت جدیدی را در برداشت خاکستر زغال‌سنگ ایجاد کرده است. شرکت‌ها گودال‌های خاکستر را برای یافتن خاکستر بادی با کیفیت کاوش می‌کنند، آن را استخراج کرده، پردازش مختصری انجام می‌دهند و به شرکت‌های بتن‌سازی می‌فروشند. اما مهتا می‌گوید همه خاکسترها مطابق استاندارد نیستند و این موضوع کمبود خاکستر بادی را ایجاد کرده که باعث افزایش شدید قیمت‌ها شده است.

در نتیجه، او می‌گوید شرکت‌های بتن‌سازی میزان خاکستر بادی در مخلوط‌های خود را به حدود ۸ درصد کاهش داده‌اند. آن‌ها می‌توانستند تا ۳۰ درصد استفاده کنند، اما به جای آن این تفاوت را با افزودن سیمان جبران می‌کنند که هزینه آن تقریباً دو برابر خاکستر بادی به ازای هر تن است.

این تغییر نه تنها دوام بتن را به خطر می‌اندازد، بلکه ردپای کربن آن را نیز افزایش می‌دهد. سیمان دی‌اکسید کربن را از واکنش شیمیایی تشکیل‌دهنده آن و سوخت‌های فسیلی مورد استفاده برای تامین حرارت لازم برای این واکنش آزاد می‌کند. بر اساس گزارش EPA، یک تن سیمان تولید شده در ایالات متحده حدود ۰.۸ تن دی‌اکسید کربن منتشر می‌کند.

مهتا گفت: «ما احساس کردیم که باز کردن منبع جدیدی از خاکستر، مقیاس‌پذیرترین و سریع‌ترین راه برای کربن‌زدایی این بخش است.»

فرآیند PHNX خاکستر بادی را مستقیماً از محل‌های دفن زباله (landfills) می‌گیرد و گوگرد و آلومینیوم را استخراج می‌کند. این شرکت همچنین در حال بررسی روش‌هایی برای استخراج عناصر خاکی کمیاب (rare earth elements) است. سپس خاکستر تصفیه‌شده را به تولیدکنندگان بتن و گوگرد، آلومینیوم و سایر ترکیبات را به صنایع مرتبط می‌فروشد. به عنوان مثال، گوگرد می‌تواند در تولید کود استفاده شود.

PHNX با حل مشکل ناخالصی‌های موجود در اکثر ۸۴۳ محل دفن خاکستر بادی در ایالات متحده – و احتمالاً کسب سود از آن – فکر می‌کند که می‌تواند گزینه کم کربن‌تری را به صنعت بتن ارائه دهد. مهتا دوباره تاکید کرد: «ما احساس کردیم که باز کردن منبع جدیدی از خاکستر، مقیاس‌پذیرترین و سریع‌ترین راه برای کربن‌زدایی این بخش است.»