Ten příběh má už skoro klasickou zápletku. Na jedné straně odpad, kterého je obrovské množství a jeho likvidace se do budoucna komplikuje. Na druhé straně poptávka po ekologických materiálech ve stavebnictví. Má ale bahno vytěžené z přístavů skutečný potenciál doplnit při výrobě beton?
Nejprve krátké připomenutí, aby nedošlo ke zmatení jazyků. Českých a francouzských.
Co je to vlastně bahno? Hmota vznikající tlením biomasy ve vodě. Většinou jde o nějaké zbytky vegetace, listí ze stromů, smíchané třeba s připlavenou půdou a trusem ryb. Proto také moc nevoní. Typicky se s ním shledáme na dně rybníků, odkud bahno musí být bagrováno. Jinak se totiž rybníky neúměrně zanáší, zazemňují. A co je potom bláto?
Vazká kapalina hustší konzistence, sestávající z vody a rozpuštěné hlíny. Bláto vzniká všude tam, kde je obnažen povrch půdy a ten je ve styku s vodou. Jedná se nejčastěji o vodu dešťovou, která pokud se nevsákne, rozbahní povrch půdy rozpuštěním povrchových vrstev ve vodě.
)
Čeština je v tomhle zkrátka kouzelná. Vysvětluje rozdíly v tom, že voda sice může rozbahnit půdu, ale vytvoří tím bláto, nikoliv bahno. Úvozové cesty se mohou po dešti stát rozbahněné, ale formálně jsou pokryté blátem. Protože bahno vzniká tlením ve vodním prostředím. Bahno na silnici uvidíte, jen když se na ni vyplaví rybník. Paráda.
To ve francouzštině to tak snadné není. Jejich termín – la vase – lze překládat zrovna jako bahno, tak i bláto. Pro bližší určení je třeba znát širší kontext, například místo, kde se tím sajrajtem zrovna zamažete. A právě ten je určující v případě návrhu, který rozpracovali odborníci katedry Výzkumu a vývoje na univerzitě v Bordeaux.
Jako ekologickou alternativu pro výrobu betonu navrhli (soudě podle toho kontextu) bahno. I když asi pořádně blátivé.
)
Cesta k budoucnosti začíná v přístavu
„Každý, kdo se někdy procházel po nábřežích Bordeaux, mohl se kochat výhledem na řeku Garonnu, a podivovat se nápadně hnědému odstínu jejích vod,“ vypráví Lisa Monteiro, inženýrka přednášející na univerzitě v Bordeaux. „I když tak řeka nevypadá, špinavá není. Dokonce patří k nejčistším v Evropě. To, co jí dává tu až nehezkou barvou, je souhra geologických a hydrologických jevů.“
Garonna zkrátka splavuje hlínu, která u Bordeaux vytváří celou bahnitou zátoku. Což je, z technického hlediska, trochu komplikace. Aby se zajistila splavnost řeky a Velkého přístavu, je třeba každoroční bagrování dna. V řece i přípojných kanálech. A že je to nějakého bahna.
Garonna spolu s řekami/městy Arachon, Bayonne a La Rochelle, které taktéž zanáší přístavy v okolí, dohromady ročně vyprodukují 9 milionů kubíků sedimentů. Co se s nimi děje dál?
)
Drtivá většina té vybagrované hmoty (sice pořádně blátivé, ale protože pochází ze dna, jde o bahno) se na povolených místech vysypává zpět do moře. Přibližně 95 procent z toho vytěženého objemu. Pouze v přístavu Arachon je skladují v zemních vodotěsných nádržích za městem. Může se to jevit poněkud nerozumné, jako zbytečný zábor půdy, ale jdou tam s dobou.
V roce 2025 totiž ve Francii vejde v platnost nový zákon o modrozelené ekonomice. A jednou z podstatných částí toho nového zákona je i zpřísnění (až zákaz) vypouštění odpadů do moře. Může se zdát protimyslné, že bahno vybagrované v přístavu se už do moře – z něhož fakticky vzešlo – vracet nesmí.
Ale zákon to tak vnímat bude. A musí se také nechat, že to bahno úplně čisté není.
V jeho složení dominuje samozřejmě voda, organické složky a anorganické minerály (v průměrné směsi vybagrované z přístavů je asi 80 % bahna a 20 % písku), ale kromě toho se v jemné frakci toho vytěženého materiálu projevují i kontaminační složky. Například těžké kovy – arsen, kadmium, olovo, měď, chrom, nikl, rtuť, zinek, potažmo průmyslové organické polutanty, jako PAH, PCB, TBT. Ty se koncentrují především v nejjemnější části sedimentů, jílech.
Většina z těch znečišťujících látek nemá původ přímo v přístavu nebo Bordeaux, splaveny sem byly spolu s Garonnou. Ale co naplat, jakmile je jednou takto znečištěné bahno vytaženo na souš, znovu se do vody oficiálně nebude moci vypouštět, už proto, že je znečištěné, kontaminované. Jeho dodatečné čištění je přitom technicky složité a komplikované. Přeci jen, je to 9 milionů kubíků ročně.
Ze zbytečného bahna užitečná náhrada
Francouzi z pobřeží tak musí přemýšlet nad tím, jak to budou do blízkého budoucna dělat dál. Přístavy bahnem si asi zanést a zne-splavnit nenechají. A budování velkokapacitních zemních nepropustných nádrží, v nichž by izolovaly bahno stejně, jako to dělají v Arachon, také moc ekonomické není. Šlo by o rozsáhlé plochy, velký zábor půdy.
„V současné době neexistuje žádný udržitelný a ekonomický proces recyklace znečištěných mořských sedimentů,“ dodává Monteiro. „A tak hrozí, že se Francie v běhu za ekologií a udržitelnosti sama lapí do pasti ne-ekologičnosti a neudržitelnosti.“
Na univerzitě v Bordeaux by ale jeden návrh řešení přeci jen měli. Navrhují, že by jemná frakce toho bahna z přístavu mohla být použita při výrobě betonu.
)
Protože tyto sedimenty jsou díky svým fyzikálně-chemickým vlastnostem (teoreticky) ideální pro syntézu geopolymerů. Jako ekologická alternativa cementu. „Tento nový zdroj materiálu z odpadu slibuje snížení uhlíkové stopy stavebních projektů, a zároveň otevírá nové cesty pro udržitelné hospodaření s přístavními sedimenty,“ vysvětluje Monteiro.
Výrobci cementu/ betonu stále hledají inovativní řešení, jak snížit svůj ekologický dopad. Proč, to je jasné. Beton coby stavivo je ve skutečnosti považován za třetího největšího globálního producenta oxidu uhličitého. Pokud by byl státem, stál by v emisní bilanci hned za Čínou a Spojenými státy. Bez betonu to ale zatím nejde, a nevypadá to ani, že by to v dohledné době šlo.
Proto ta naléhavá potřeba přehodnotit vznik, suroviny, procesy výroby betonu, aby se stavební sektor začlenil do ekologického přechodu. Nu, a ta integrace vybagrovaných sedimentů do výroby betonu může nejen vytvořit nový obnovitelný zdroj – protože každý rok jich opětovně přibude - ale také zjednodušit práce na souši. Snížit náklady, pomoci přístavům, minimalizovat ekologickou stopu.
Nebylo by to poprvé, co si Francouzi vzali příklad od Angličanů. Tam se totiž k vybagrovaným přístavním sedimentům také chovají trochu jinak. Neberou je za odpad, ale jako „vedlejší produkt“ kameniva. Skládkují je odděleně, a třeba v rámci projektu ValoSed – valorizace sedimentů – je využívají ve stavebnictví. Jako penetrační podklad pod silnice.
Obvykle tomu ale předchází kalcinace, tepelná úprava při teplotách nad 1000° Celsia. To laciné není.
V Bordeaux přemýšleli nad levnějším a neméně zajímavým řešením. Bahnité sedimenty by chtěli zužitkovat pro výrobu pojiv, a nahradit – alespoň částečně - cement ve stavebních materiálech.
)
Bahno, které výtečně lepí
Cement se v betonu stará o aglomeraci pevných částic, ať už sypkých (písek) nebo agregátů (štěrku). A je sám o sobě, především svou výrobou, odpovědný za 5 až 7 % celkových globálních antropogenních emisí uhlíku. Tohle číslo ale podle všeho do roku 2030 naroste o 216 procent. Protože se bude stavět víc.
Jak může bahno zastoupit cement? Tím, že „zaskočí“ v procesu geopolymerace, a vyvolá reakci mezi pevným hlinitokřemičitanovým materiálem, v kombinací hydroxidu a alkalického křemičitanu, za vzniku polymerů. Co může být tím spouštěčem reakce, aktivátorem?
Asi nejčastěji zvažovaným je v metodice francouzských výzkumníků hydroxid sodný nebo draselný. Svůdné je to v tom, že emise toho „zcementovaného bahna“ jsou o 66 procent nižší, než při užití klasického cementu.
Ovšem nahradit cement zase tak snadné není, je dost dobrých důvodů, proč se ho pořád přidržujeme. Třeba to že už víme, jak reaguje, jaké má vlastnosti. Dokážeme nahlédnout do tabulek a vypočítat, jak dlouho musí beton z cementu zrát, a víme, kolik toho cementu musí v betonové směsi být. Tohle všechno jsou u přístavního bahna věci nepopsané. A v Bordeaux je nejdřív museli prozkoumat, otestovat, než se svým nápadem mohli vyrukovat.
Po několika měsících experimentování s různými recepturami pro výrobu pojiva, se začleněním dalších průmyslových odpadů/vedlejších produktů – například vysokopecní struskou a metakaolinem – se dobrali ideální kombinace. S přihlédnutím ke kvalitě, nebo spíš tedy variabilitě bahna, zvolili za rozumný třicetiprocentní podíl bahna. Tedy přibližně o třetinu cementu při výrobě betonu méně.
)
Za beton udržitelnější a pevnější
S přidáním aktivovaných sedimentů ze dna přístavu se mění mechanická odolnost výsledného betonu. Pravda, zraje o něco pomaleji, ale po 28 dnech vede k vyšším odolnostem produktu. Zatímco beton jen s cementem ustojí zatížení 1 MPa, ten s „bahnem“ zvládne 7MPa. Je sedmkrát pevnější, než klasika.
Pro Francouze je to rozhodně dobrá zpráva. Mají možnost zbavovat se nemalé části ze dna přístavu vybagrovaného bahna, a dost smysluplným způsobem jej využívat ve stavebnictví. O tom, kolik toho bahna budou schopni zužitkovat, bude rozhodovat stavební průmysl a jeho poptávka. Přístavy ji ale zvládnou sytit bez obtíží, devět milionů kubíků ročně je pro začátek slušný potenciál. Který se navíc každoročně obnovuje, a to jde jen o hrstku z francouzských přístavů.
„Náš projekt v konečném důsledku umožní uvažovat o sedimentech ze dna přístavu jako o novém zdroji zájmu pro veřejné stavební práce,“ uzavírá Monteiro.
Na výzkum z Bordeaux se přitom nepráší, první prototypy jsou již vyvíjeny s partnerskými společnostmi a čekají na začlenění do běžných stavebních projektů. Když to dobře půjde, nebudou mít Francouzi se zákazem vypouštění vytěženého bahna do moře nakonec problémy. Zužitkují ho ve stavebnictví.
Zdroj: actu.fr, TheConversation.com, TED.com, i2m.u-bordeaux.fr, geopolymer.org, Construction and Building Materials
