• O sztucznym kamieniu, opracowanym przez pana, ostatnio jest bardzo głośno w mediach. Skąd pomysł na tego typu tworzywo geopolimerowe?

Wspólnie z Michałem Łachem z Wydziału Mechanicznego Politechniki Krakowskiej wpadliśmy na ten pomysł, lecz nie jest on nowością. Geopolimery są znane od połowy lat 70., przy czym produkowano je z metakaolinów i popiołów lotnych ze spalania węgla kamiennego. Praktycznie nie było żadnych doniesień na temat geopolimerów z tufów wulkanicznych, natomiast my zajmowaliśmy się wcześniej tufem w innych zastosowaniach – wykorzystaliśmy go jako dodatek do spieków z miedzią. Okazało się, że dzięki tej metodzie miedź mięknie w temperaturze 800-900oC, co przekłada się na dłuższą żywotność np. elektrod do zgrzewania. To pchnęło nas do dokładniejszego zbadania właściwości tego materiału.

• Skąd bierzecie tuf?

Największe złoże tufu występuje w okolicach wsi Filipowice pod Krakowem. To lekki kamień pochodzenia wulkanicznego, który ze względu na łatwość obróbki i dobre właściwości termoizolacyjne wykorzystywany był dawniej do celów budowlanych. Obecnie podkrakowskie złoża nie są eksploatowane – kamieniołom jest nieczynny.
• Czym geopolimer z tufu różni się od tradycyjnych geopolimerów? Przede wszystkim tym, że wytrzymałość tradycyjnych geopolimerów podgrzewanych do wysokich temperatur maleje. Natomiast geopolimer z tufu zachowuje się całkiem inaczej. W trakcie nagrzewania wzrasta jego wytrzymałość: im wyższa temperatura, tym większa odporność na ściskanie. Geopolimery są odporne chemicznie: na kwasy, sole i większość zasad. Są mrozoodporne i nawet gdy nasiąkną wodą, mróz nic im nie zrobi, nie rozsadzi ich, jak tradycyjnego materiału budowlanego.

• Jak wygląda produkcja kamienia z filipowickiego tufu w praktyce? Czy to skomplikowany proces?

Przede wszystkim materiał wydobywamy w kamieniołomie i poddajemy obróbce fi zycznej i chemicznej – spiekamy w temperaturze około 800oC, a następnie mielimy na pył. Później dodajemy wodorotlenek potasu i sodu oraz szkło wodne, aby stworzyć roztwór alkaliczny, w którym nastąpi proces roztwarzania a następnie polikondensacji – tworzenie się łańcuchów cząsteczek. Następnie masę przelewa się do form, gdzie materiałowi nadaje się dowolne kształty. Oczywiście możemy do niego dodawać różne domieszki: kruszywa, piasek, możemy tworzyć beton ze zbrojeniem klasycznym lub rozproszonym.

• Jak w praktyce może być wykorzystany ten materiał?

Tuf ma zastosowanie do produkcji materiałów budowlanych, do produkcji farb i lakierów, spieków miedzi o wyjątkowych własnościach. Nie tylko tworzy się z niego zeolity, ale sam je zawiera, przez co doskonale chłonie wilgoć i zapachy.  Z geopolimeru na bazie tufu można wytwarzać cegły i płytki oraz materiały izolacyjne, zastępujące styropian. Dodatkowo początkowo ma płynną konsystencję, więc można nadać mu dowolną formę.

• Czytałam, że dodatek tufu sprawia, że lakier sam się zabliźnia. Przyznam, że brzmi niesamowicie.

Jeśli pomalujemy samochód lakierem i zarysujemy gwoździem, wiadomo, że pojawi się korozja. Dzięki dodatkowi tufu nie dojdzie do niej, a „blizna” sama się zasklepi. Podobnie działa to w przypadku stali. Na granicy pomiędzy stalą a polimerem tworzy się specyficzna warstwa o dość dużej wytrzymałości, która całkowicie zabezpiecza ją przed korozją. Nawet jeżeli element stalowy będzie wystawał z tworzywa geopolimerowego, nie będzie korodował.

• Brzmi niczym magiczna sztuczka...

Jednak to nie magia, ale inżynieria materiałowa. W środowisku wilgotnym tuf podlega hydrolizie i hydratacji, wydzielają się tam jony aluminium, krzemu oraz potasu i to one krystalizują na powierzchni stali, tworząc błonę, która zamyka uszkodzone miejsca.

Cały materiał dostępny w magazynie Surowce i Maszyny Budowlane 3/2015.