Αναλύσεις σε έναν ρωμαϊκό κυματοθραύστη που παραμένει βυθισμένος εδώ και 2.000 χρόνια στον Κόλπο της Νάπολης δείχνουν ότι το σκυρόδεμα που είχαν αναπτύξει οι Ρωμαίοι είναι πιο ανθεκτικό και λιγότερο επιβαρυντικό για το περιβάλλον σε σχέση με το κύριο είδος τσιμέντου που χρησιμοποιείται σήμερα.

«Στα μέσα του 20ού αιώνα, οι τσιμεντένιες κατασκευές σχεδιάζονταν να διαρκέσουν 50 χρόνια, και πολλές ζουν σήμερα με δανεικό χρόνο» σχολιάζει ο Πάουλο Μοντέριο του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Berkeley, γνωστού ερευνητικού φορέα του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας.

«Σήμερα σχεδιάζουμε κτήρια που θα ζήσουν 100 ή 120 χρόνια» προσθέτει. Κι όμως, οι κατασκευές πολλών ρωμαϊκών λιμανιών παραμένουν στέρεες έπειτα από 2.000 χρόνια παρά τη δράση των κυμάτων και τη χημική επίθεση που δέχονται από τη θάλασσα.

Οι αναλύσεις με τεχνικές φασματοσκοπίας και περίθλασης ακτίνων Χ έδειξαν ότι, χάρη στα ηφαιστειακά συστατικά του, το ρωμαϊκό σκυρόδεμα όχι μόνο είναι πιο ανθεκτικό, αλλά επιπλέον απαιτούσε πολύ λιγότερη ενέργεια στην παραγωγή του.

«Δεν μπορεί κανείς να ισχυριστεί ότι το σημερινό τσιμέντο δεν είναι καλό. Αντίθετα, είναι τόσο καλό ώστε χρησιμοποιούμε 19 δισεκατομμύρια τόνους το χρόνο. Το πρόβλημα είναι ότι η παραγωγή του τσιμέντου Πόρτλαντ αντιστοιχεί στο 7% του διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπει στην ατμόσφαιρα η βιομηχανία» επισημαίνει ο Δρ Μοντέριο, επικεφαλής της μελέτης.

Το τσιμέντο του Πόρτλαντ είναι η πηγή της «κόλλας» που συγκρατεί τα συστατικά των περισσότερων σημερινών σκυροδεμάτων. Παράγεται από τη θέρμανση ενός μείγματος ασβεστόλιθου και αργίλου στους 1.450 βαθμούς Κελσίου. Η θέρμανση του ασβεστόλιθου απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα, όπως συμβαίνει και με την καύση ορυκτών καυσίμων που απαιτείται για τη θέρμανση του μείγματος.

Αντίθετα, οι Ρωμαίοι χρησιμοποιούσαν ένα μείγμα ασβέστη και ηφαιστειακών υλικών. Ο ασβέστης προερχόταν από τη θέρμανση ασβεστόλιθου στη σχετικά χαμηλή θερμοκρασία των 900 βαθμών, μια διαδικασία πολύ λιγότερο ενεργοβόρος σε σχέση με τις σημερινές.

Στην περίπτωση των βυθισμένων κατασκευών, οι οποίες πρέπει να αντιστέκονται στη διάβρωση του θαλασσινού νερού, οι Ρωμαίοι ακολουθούσαν μια μάλλον ασυνήθιστη τακτική, έδειξε η νέα μελέτη: ο ασβέστης αναμειγνυόταν με ηφαιστειακή τέφρα και στη συνέχεια έμπαινε σε ξύλινα καλούπια. Όταν τα καλούπια βυθίζονταν στη θάλασσα, το θαλασσινό νερό πυροδοτούσε μια εξώθερμη χημική αντίδραση, στην οποία ο ασβέστης ενσωμάτωνε μόρια νερού στη δομή του και αντιδρούσε με τη στάχτη για να συγκρατήσει όλα τα υλικά του τσιμέντου στη θέση τους.

Οι αναλύσεις έδειξαν ότι η χρήση ηφαιστειακής στάχτης, η οποία περιείχε αλουμίνιο προσέφερε μια ασυνήθιστα σταθερή κρυσταλλική δομή στο σκυρόδεμα.

Σήμερα υπάρχουν στην αγορά φιλικά στο περιβάλλον σκυροδέματα που βασίζονται στην ηφαιστειακή τέφρα ή την τέφρα από σταθμούς λιθάνθρακα (πτητική τέφρα). Η σταθερότητα αυτών των τσιμέντων σε μακροπρόθεσμη βάση δεν μπορούσε να εκτιμηθεί πριν από την ανάλυση του ρωμαϊκού σκυροδέματος, υποστηρίζουν οι ερευνητές.

Το μάθημα που πρέπει να πάρουμε για το μέλλον, λέει ο Δρ Μοντέιρο, είναι ότι το ενεργοβόρο τσιμέντο του Πόρτλαντ θα μπορούσε να αντικατασταθεί εν μέρει από ηφαιστειακή τέφρα όπως το «ποτσολάν» (pozzolan), ηφαιστειακές αποθέσεις που υπάρχουν στην παραθαλάσσια πόλη του Ποτσουόλι στον κόλπο της Νάπολης.

«Το ποτσολάν είναι σημαντικό για τις πρακτικές εφαρμογές του» αναφέρει ο ερευνητής. «Θα μπορούσε να αντικαταστήσει το 40% της παγκόσμιας κατανάλωσης τσιμέντου του Πόρτλαντ. Πηγές ποτσολάν υπάρχουν εξάλλου σε όλο τον κόσμο. Η Σαουδική Αραβία για παράδειγμα δεν διαθέτει πτητική τέφρα, διαθέτει όμως ολόκληρα βουνά από ποτσολάν».

Οι αναλύσεις δημοσιεύονται στις επιθεωρήσεις Journal of the American Ceramic Society και American Mineralogist.