Geopolímer

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Un geopolímer o aluminosilicat inorgànic és un tipus polímer sintètic inorgànic d'aluminosilicats que procedeixen de la reacció química coneguda com a geopolimerizació. El terme fou encunyat per Joseph Davidovits en la dècada del 1980. No obstant això aquests compostos ja havien estat desenvolupats en la dècada del 1950 a la Unió Soviètica amb el nom de ciments de sòl (soil cements en anglès).

Els geopolímers tenen un elevat potencial per ser usats en nombrosos camps, però predomina l'ús com a substituts de ciments pòrtland, camp cap al qual s'ha dirigit la major part de la investigació. Els geopolímers tenen l'avantatge de tenir baixes emissions de CO 2 en la seva producció, una gran resistència química i tèrmica, i bones propietats mecàniques, tant a temperatura ambient com a temperatures extremes.

La reacció de geopolimerització es produeix sota condicions altament alcalines entre un pols de aluminosilocat i una solució activadora (basada en una barreja molar de hidròxid sòdic i un silicat alcalí, per exemple, de sodi o de potassi) a condicions ambientals. A nivell de laboratori se sol usar meta-caolí com a material de partida per a la síntesi de geopolímers, d'aquesta generat per l'activació tèrmica de caolinita. S'han dut a terme nombrosos estudis usant deixalles industrials de metacaolí i altres aluminosilicats.

Estructura i mecanismes de formació[modifica | modifica el codi]

Xarxa sialato

El procés de polimerització és dut a terme en posar al material putzolànic en contacte amb la solució activador alcalina, la qual cosa dóna com a resultat la formació de cadenes polimèriques després d'haver reorientat els ions en solució. Aquestes cadenes polimèriques poden ser considerades hipotèticament com el resultat de la policondensació de ions de ortosialato. Atès que el mecanisme exacte de reacció encara no ha estat determinat completament, s'assumeix usualment que la síntesi és duta a terme mitjançant d'oligòmer s, els quals proveeixen les estructures unitàries de la xarxa macromolècula r tridimensional.

Els geopolímers que estan basats en aluminosilicats són anomenats polisialatos. Aquest terme és un abreujament de poli-(silico-oxo-aluminat) o (-Si-O-Al-O-) n , sent n el grau de polimerització. La xarxa sialato consisteix en tetraedres de SiO 4 i AlO 4 units per àtoms compartits d'oxigen. Dins de les cavitats de la xarxa, han d'estar presents ions positius (Na+, K+, Li+, Ca++, Ba2+, NH4+, H 3 O+) per contrarestar les càrregues negatives de l'Al3+ perquè el alumini pugui estar unit a tres oxígens, com el silici. La fórmula empírica dels polisialatos és la següent:

M · n (- (SiO2) z -AlO 2 ) n · w H 2 O

On M és qualsevol dels cations esmentats a dalt, n és el grau de polimerització, z, que pot ser 1, 2 o 3, determina el tipus de geopolímer resultant, la qual cosa significa, que si z és igual a 1 la xarxa serà del tipus polisialato, si z val 2, la xarxa serà poli (sialato-siloxo) i si Z val 3, la xarxa serà poli (sialato-disiloxo), iw és el nombre de molècules d'aigua associades.

Mecanisme de polimerització proposat.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  • Caijun Shi i A. Fernández-Jiménez, Stabilization/solidification of Hazardous and Radioactive waste with alkali-activated cements ], ScienceDirect, 11 d'octubre de 2006
  • P. Duxson, A. Fernández-Jiménez, J. L. Provis, G. C. Lukey, A. Colom i J. S. J. van Deventer, Geopolymer technology: the current state of the art , SpringerLink, 19 de desembre de 2006

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]