Carbonatatie van industriële calciumsilicaatslakken voor de productie van een materiaal dat de bodem meer droogtebestendig maakt

Het doel van dit onderzoek is na te gaan of het technisch haalbaar is een materiaal te produceren dat kan helpen de effecten van de opwarming van de aarde op gewasopbrengsten te verminderen door de bodem meer droogtebestendig te maken. Dit materiaal moet op een duurzame en economisch haalbare manier worden geproduceerd, uitgaande van calciumsilicaatslakken uit de staalindustrie door ze tijdens of na een maalproces in contact te brengen met koolstofdioxide (carbonatatie). Door de carbonatatie worden Si en Ca meer beschikbaar gemaakt voor de plant, wat in de eerste plaats resulteert in minder droogtestress naast een hogere gewasopbrengst en meer voedingswaarde. Op deze manier worden klimaatmitigatie door 'carbon capture' en klimaatadaptatie door verhoogde droogteresistentie gecombineerd. De eerste stap in het onderzoek bestaat uit een volledige parametrische studie van het effect van maalparameters (zoals maalduur, kogelgrootte, kogel-poeder verhouding ...) enerzijds en andere procescondities (zoals temperatuur en de partiële druk van koolstofdioxide) anderzijds op de uiteindelijke eigenschappen van het geproduceerde materiaal. De chemische en fysische eigenschappen van het product (korrelgrootteverhouding, aanwezige chemische verbindingen, morfologie ...) worden bepaald met behulp van een breed scala aan analysetechnieken om het carbonatieproces volledig te doorgronden. Met basalt als referentiemateriaal en vervolgens de slakken van zowel de koolstofstaal- als de roestvrijstaalindustrie worden producten op verschillende carbonatatatieniveaus vervaardigd. Deze worden vervolgens geleverd aan een andere onderzoeker die het effect van deze materialen op planten zal testen wanneer zij op of in de bodem worden aangebracht. Vervolgens is een meer fundamenteel inzicht in de krachten die spelen tijdens het maalproces en hun effect op de reactiesnelheid en het rendement van het carbonatatieproces noodzakelijk, wil deze techniek in een later stadium kunnen worden opgeschaald. Daarom worden experimenten uitgevoerd in apparaten die gericht zijn op (een combinatie van) afschuif-, impact- of compressiekrachten. Daarnaast wordt een theoretisch instrument ontwikkeld dat kan worden gebruikt om verschillende maalapparatuur te benchmarken aan de hand van zowel 'X-ray peak broadening analysis' als zelfonderhoudende reacties. Ten slotte wordt ook de toepasbaarheid van organische oplosmiddelen onderzocht om de carbonatatie-opbrengst tijdens het malen te verhogen.