Sustainable cementitious alternatives for thermal energy storage: slag-based alkali-activated and hybrid materials = Alternativas cementantes sostenibles para el almacenamiento de energía térmica: materiales activadosalcalinamente e híbridos basados en escoria Articles uri icon

publication date

  • March 2025

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  • 1

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  • 23

issue

  • 357

volume

  • 75

International Standard Serial Number (ISSN)

  • 0465-2746

Electronic International Standard Serial Number (EISSN)

  • 1988-3226

abstract

  • The transition to sustainable energy highlights the importance of thermal energy storage (TES) systems, particularly in concentrated solar power plants. While Portland cement has shown potential in TES applications, its high CO2 emissions limit its sustainability. Therefore, this research examines alternative cementitious materials, specifically alkali-activated (AAM) and hybrid alkaline materials (HM), which use blast furnace slag as a binder and incorporate recycled aggregates such as glass waste and electric arc furnace slag.These alternatives not only demonstrate enhanced thermal and mechanical stability up to 500 degrees C but also exhibit improved energy efficiency. Finite Element Method simulations indicate that these alternatives can reduce TES system volume and improve heat transfer efficiency. Additionally, Life Cycle Assessment highlights significant reductions in carbon and water footprints. This study provides insights into the use of AAM and HM mortars as viable, lower-impact alternatives that align with sustainability goals in renewable energy applications.
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    La transición hacia energías sostenibles resalta la importancia de los sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES), especialmente en centrales termosolares. Aunque el cemento Portland ha mostrado potencial en estas aplicaciones, sus altas emisiones de CO₂ limitan su aplicación. Por ello, esta revisión analiza materiales cementantes alternativos, específicamente materiales activados alcalinamente (AAM) y morteros híbridos (HM),que emplean escoria de alto horno como conglomerante e incluyen áridos reciclados como residuos de vidrio y escoria de horno de arco eléctrico. Estos materiales no solo ofrecen mayor estabilidad térmica y mecánica hasta 500 °C, sino también una eficiencia energética superior. Las simulaciones mediante el Método de Elementos Finitos sugieren que estas alternativas pueden reducir el volumen del sistema TES y mejorar la transferencia de calor. Además, el Análisis de Ciclo de Vida destaca reducciones significativas en huellas de carbono y agua, alineándose con los objetivos de sostenibilidad en aplicaciones de energía renovable.

subjects

  • Materials science and engineering
  • Mechanical Engineering

keywords

  • alternative cementitious materials; alkali-activated materials; hybrid materials; thermal energy storage; thermal treatments; materiales cementantes alternativos; materiales activados alcalinamente; materiales híbridos; almacenamiento de energía térmica; tratamientos térmicos