 |
M-Eranet2: Energy efficient nano-modified renders with CO2-storage potential
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
127023 |
| Type |
NN |
| Principal investigator |
Török, Ákos |
| Title in Hungarian |
M-Eranet2: Energia hatékony, nano-módosított, CO2-megkötésre alkalmas habarcsok |
| Title in English |
M-Eranet2: Energy efficient nano-modified renders with CO2-storage potential |
| Keywords in Hungarian |
nanoanyagok, mész, habarcs, CO2 megkötés |
| Keywords in English |
nanomaterials, lime, render, CO2 storage |
| Discipline |
| Architecture (Council of Physical Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Architecture |
|
| Panel |
Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences |
| Department or equivalent |
Department of Engineering Geology and Geotechnics (Budapest University of Technology and Economics) |
| Participants |
Huszák, Tamás
Kárpátiné Pápay, Zita
Kósa, Zsuzsanna
Szemerey-Kiss, Balázs
Vásárhelyi, Balázs
|
| Starting date |
2017-11-01 |
| Closing date |
2021-10-31 |
| Funding (in million HUF) |
37.098 |
| FTE (full time equivalent) |
7.53 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Új, környezetbarát, mész alapú habarcs kifejlesztése a kutatás célja. Az új habarcs jellemző tulajdonsága az, hogy karbonátosodás során megköti a légköri CO2-ot és ezáltal tovább javulnak tulajdonságai és időállóbbá válik. Ezt a tulajdonságot úgy lehet elérni, hogy megfelelő őrlési technológiával nano-finomságúra őröljük és bázisos és ultrabázisos kőzet anyagot (beleértve a bányászat melléktermékét), mint adalékanyagot adagolunk hozzá. Ez a technológia korábban már megfelelő hatékonyságúnak bizonyult a CO2 megkötés hatékonyságának növelésében. Az alkalmazott adalékanyagokkal készített habarcs, így jelentős CO2 megkötéssel bír, amely 1) segíti a légköri széndioxid koncentráció csökkentését és 2) hozzájárul a karbonátosodási reakció felgyorsulásához és elősegíti a végtermék habarcs fizikai-mechanikai tulajdonságainak javulását is. Ezen tulajdonságokat mind a friss mind a már megszilárdult, megkötött habarcsnál vizsgáljuk, szabványosított vizsgálati módszerekkel laboratóriumi körülmények között. Az eredményeket összevetjük más nano-összetevőket tartalmazó habarcsokkal, így szilikátos habarcsokkal. Külön figyelmet fordítunk a vizsgált habarcsok CO2 megkötő képességére. Mindezek alapján feltételezhető, hogy a mész-habarcsokról rendelkezésre álló ismeretek és a nano-technológia együttes alkalmazásával olyan új és innovatív, környezetbarát habarcs kifejlesztését eredményezi, amely megfelelően alkalmazható épület felújításoknál, de akár új építésű szerkezeteknél is. Ezen habarcsok tulajdonságainak ellenőrzését kiemelten fontosnak tartjuk és azt a projekt során folyamatosan elvégezzük.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A kutatás alapkérdése az, hogy létrehozzunk egy olyan optimalizált, környezetbarát új mész-alapú habarcsot, amelyik a karbonátosodása során képes jelentős mértékben kivonni a légkörből a CO2-t. Ezt úgy kívánja elérni a kutatás, hogy bázisos és ultrabázisos (ofiolitos) kőzetekből vagy ezek bányászata során keletkezett hulladékból egy olyan keveréket állítunk elő, amely nano-méretű részecskéket tartalmaz. Ezeket a finom szemcséket egy speciális nano-őrlési technológiával állítjuk elő. Ez utóbbi nagyon hatékony módszer a mafikus és ultramafikus kőzetek CO2 felvételének elősegítésére. A kutatás során elemezzük, hogy az ezzel a technológiával létrehozott habarcs, milyen mértékben bizonyul környezetbarátnak. Feltételezzük, hogy ez az új habarcs prototípus kedvező fizikai és mechanikai tulajdonságai révén nem csak a restaurátori gyakorlatban, hanem a jelen korban készített épületeknél is megfelelően alkalmazható.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A kutatás során egy innovatív, környezetbarát, energia hatékony habarcs kifejlesztése a cél, amelyik hozzájárul az alacsony karbon kibocsátású technológiai célok eléréshez.
• Olyan módszertani fejlesztés, amely segítségével olyan habarcs készül, amely jelen tős CO2 megkötő képességgel bír és tartalmaz alacsony költségű könnyen hozzáférhető kőzet és bánya meddőt. Ezt különböző tudományterületek együttes alkalmazásával érhetjük el.
• A bánya meddő, mint felhasznált anyag alkalmazása jelentősen csökkenti a bekerülési költségeket, mivel ez, mint nano adalék nem csak gyorsítja a reakció kinetikát (gyorsabb kötést eredményez), hanem nagyon alacsony közel nulla költség igényű. Ez tovább erősíti a projekt hosszú távú fenntartható jellegét.
• A kifejlesztendő új habarcs környezetbarát és időálló lesz, ezáltal jelentős pozitív gazdasági hatással lesz az építőiparra.
• A javasolt kutatás kihat az energia hatékony funkcionális anyagok kutatására, ami EU szintű is gazdasági és munkaerő piaci előnyökkel jár.
• A javasolt kutatás a versenyképességet növeli és az ipar vezető szerepét erősíti.
• A projekt elősegíti a nemzetközi együttműködést elsősorban Ciprus - Magyarország viszonylatban.
A kutatás egy olyan új interdiszciplináris együttműködésen alapul, amely különböző tudományterületeket köt össze, úgy mint geológia, nanotechnológia, anyagtudomány, kémia és egyéb mérnöki tudományok.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A légkörbe kijutó CO2 aránya fokozatosan nő, és ennek megállítására/lecsökkentésére az EU széndioxid megkötő/csökkentő technológiák fejlesztését javasolja. A kutatás egy új, környezetbarát mész-alapú habarcs kifejlesztését célozza meg, amely karbonátosodása során képes a légköri CO2 megkötésre. Ez úgy érhető el, hogy a habarcs készítésekor megfelelő finomságúra (nano méretű) őrölt bázisos és ultrabázisos magmás kőzetből (vagy akár ezen kőzetek bánya meddőiből) álló adalékanyagot keverünk hozzá. Ezek az adalékanyagok jelentős CO2 megkötő képességgel rendelkeznek, így egyrészt hozzájárulnak a CO2 megkötéséhez és ezáltal a klíma védeleméhez, másrészt felgyorsítják a habarcsban lezajló reakciókat ezzel javítva az előállított habarcs fizika-mechanikai tulajdonságait. A kutatás során egy olyan innovatív új habarcsot állítunk elő, amely megfelelően alkalmazható mind a régi épületek felújításánál, mind a modern építészetben. A projekt eredményei a valós életben alkalmazható olyan restaurátori-építőipari megoldást kínál, amely gazdasági, társadalmi és környezetvédelmi előnyökkel szolgál.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Novel, environmentally-friendly, lime-based renders will be produced during this research. These renders will have the ability to master CO2 sequestration via in situ mineral carbonation, thereby improving their properties and contributing to structural sustainability and durability. This will be achieved through the addition of suitable ultramafic/mafic materials (incl. quarry wastes) in nano-scale to the aforementioned composites, following the application of ball milling. The latter has been proved to be very efficient in increasing the CO2 uptake of ultramafic and mafic rocks. The applied additives have significant CO2 uptake potential and will thus (i) contribute to the mitigation of CO2 concentrations in the atmosphere, and (ii) lead to the acceleration of carbonation reaction kinetics and subsequently to the enhancement of the physico-mechanical properties of the end-products. The latter will be characterized both in their fresh and hardened states through standardized and other laboratory tests, and their properties will be compared to those of other common nano-modified composites (i.e. renders with nano-silica). Special emphasis will be placed on the assessment of their potential CO2-adsorption capacity. It is anticipated that, by combining existing knowledge on traditional lime-based composites with the promising results of nanotechnology, this proposal will succeed at producing innovative prototype environmentally-friendly building materials (with enhanced physico-mechanical properties), which will be suitable for renovation/conservation and contemporary sustainable architectural projects. These materials will be validated in the laboratory.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The overall concept of the proposal involves the production of optimized and environmentally-friendly lime-based renders with the ability to sequester CO2 via in situ mineral carbonation. This will be achieved through the addition of suitable ophiolitic materials and/or mafic volcanic rocks (including quarry wastes) in nano-scale during the mix-design, following the application of the ball milling process. The latter has proved to be very efficient in increasing the CO2 uptake of ultramafic and mafic lithologies.
It is anticipated that this research will succeed at producing innovative prototype environmentally-friendly materials (with enhanced physico-mechanical properties), which will be suitable for use not only in conservation projects, but also in contemporary sustainable construction. These materials will be validated under laboratory conditions.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
• The development of innovative and environmentally-friendly energy-efficient materials, which is of great significance in order to achieve the goals of a low-carbon economy.
• The development of a methodology for the production of advanced building materials with enhanced CO2-storage capacity, based on easily available and low-cost rocks and/or waste materials from quarries. This will be achieved by combining various scientific fields (earth and environmental sciences, engineering, nanotechnology and chemistry).
• The proposed use of quarry waste materials, in addition to the natural raw materials, is expected to further reduce the production cost of the new end-products, since the aforementioned nano-additives will not only accelerate the reaction kinetics of the renders (hence their desired physico-mechanical properties will be achieved in a shorter time-period), but will also come at low/nil cost. This further highlights the sustainability of the proposed research idea.
• It is anticipated that the newly-designed materials will be both environmentally-friendly and durable; hence, the end-product will have a great economic impact on the building industry.
• The proposed research is expected to have a great impact on the sector of advanced functional materials for energy, which is an important economic and employment generator in Europe.
• The proposed research is expected to improve competitiveness and strengthen industrial leadership.
• The project will strongly promote transnational cooperation (between Cyprus and Hungary).
The proposed research will establish a new interdisciplinary collaboration that combines various scientific fields (geology, nanotechnology, building materials and engineering, chemistry/chemical engineering).
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Fast increase in atmospheric levels of CO2 and to global warming can be reduced by carbon capture and storage (CCS) techniques which is in the focus area of EU, too. This proposal aims at producing novel, environmentally-friendly, lime-based renders with the ability to master CO2 sequestration via in situ mineral carbonation. This will be achieved through the addition of suitable ophiolitic/volcanic materials (including quarry wastes) in nano-scale to the aforementioned composites, following the application of ball milling. These additives have significant CO2 uptake potential and will thus (i) contribute to the mitigation of CO2 concentrations in the atmosphere, and (ii) accelerate the carbonation reaction kinetics, thus improving the physico-mechanical properties of the end-products. It is anticipated that this proposal will succeed at producing innovative prototype building materials, which will be suitable for renovation/conservation and contemporary sustainable architectural projects. The outcomes of the project will lead to concrete solutions to real-life problems that will generate economic, environmental and societal benefits.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
