Stavebnictví patří k lidským činnostem po tisíce let. Jedním z nejrozšířenějších stavebních materiálů je beton, jehož spotřeba se každoročně pohybuje v miliardách tun. Výhled do budoucna předpokládá její růst i nadále, jak ve vyspělých, tak i v rozvojových zemích. Pojivem v betonových směsích je tradičně cement, který je dostupný a levný, ale jeho výroba je ekologicky náročná. Uniká při ní do ovzduší velké množství CO₂. Uvádí se, že výroba cementu se na emisích tohoto plynucelosvětově podílí až 8%. Vědci a výzkumníci hledají způsoby, jak negativní efekty omezit, případně přicházet se zcela novými řešeními, která dokáží starší, méně dokonalá, nahradit.

Odborníci z Centra materiálového výzkumu , doc. Ing. Petr Ptáček, Ph.D., Ing. Tomáš Opravil, PhD. a Ing. František Šoukal, PhD. se dlouhodobě věnují také problematice geopolymerů. Jsou to materiály, které nejen dokáží beton v řadě případů nahradit, ale v mnohých vlastnostech (především v odolnosti fyzikálním i chemickým vlivům) ho i předčí. Navíc jsou při jejich výrobě (ekologicky významně šetrnější) často využívány také průmyslové odpady (popílek, škvára, struska), což je další přínos z pohledu ochrany životního prostředí. Podstatnou surovinou k přípravě geopolymerů je metakaolin (který mimo to může sloužit také jako částečná náhražka cementu při výrobě betonu). Metakaolin se získává pálením hornin obsahujících kaolinit při teplotách 600-900°C. Je tedy zřejmé, že takovýto výrobní postup působí do určité míry proti výše zmíněným ekologickým přínosům.

Dali si za cíl vyvinout výrobní postup, který vyloučí nutnost tepelného zpracování. Podstata jejich vynálezu spočívá v metodě přípravy metakaolinu, tj. rentgenoamorfní (delaminované) a dehydroxylované fáze, bez nutnosti tepelného zpracování (kalcinace), která umožňuje použití i méně hodnotných vstupních surovin. Toho lze dosáhnout mletím kaolinitu nebo kaolinitického jílu, kdy mlecí práce v relativně krátké době rozruší vrstevnatou strukturu kaolinitu (delaminace) a zároveň dochází k odstranění strukturně vázané vody (dehydroxylaci). Přídavek uhličitanu alkalického kovu (Li₂CO₃, Na₂CO₃, nebo K₂CO₃)k mletému kaolinitu pak výrazně zkracuje dobu mletí již od 5% hmotnosti mleté suroviny. Výsledkem je požadovaná fáze, tedy metakaolin.

Využitelnost jejich vynálezu, který je chráněn patentem, spočívá v použití čistě mechanické cesty, bez složité předúpravy (např. plavení), takže je možné zpracovávat i méně hodnotné suroviny o nízkém výplavu (obsah částic s velikostí pod 20 mm), nebo také hrubé frakce, které při plavení odpadávají. Protože mohou být vyloučeny energeticky náročné operace, jako je výpal (kalcinace), případně plavení, znamená uvedený postup značnou úsporu energií a tím také omezení produkce skleníkových plynů. Možnost zpracování méně kvalitní suroviny, znamená také nižší výrobní náklady a v neposlední řadě zlepšení hospodaření se zásobami kaolinitických jílů.

Zdroj úvodního obrázku: commons.wikimedia.org