6 innovatív új anyag a beton mértéktelen széndioxid-kibocsátásának csökkentésére
Miután a Seratech szén-dioxid-semleges cementje elnyerte az Obel 2022 díjat, a Dezeen magazin összegyűjtött 6 olyan építési módszert, amellyel a kutatók a beton, a világ legszennyezőbb építőanyagának szén-dioxid-mentesítésén dolgoznak. A beton fő összetevője, a cement jelenleg a globális kibocsátás mintegy 8%-áért felelős, ami több, mint az összes többi anyagé, kivéve az olajat, a gázt és a szenet.
Az Obel-Award egy globális díj, amelyet évente adnak át „az emberi fejlődéshez való közelmúltbeli és kiemelkedő építészeti hozzájárulások elismerésére világszerte”. A díj összege 100 000 euró, így az Obel-díj pénzdíját tekintve a világ egyik legnagyobb építészeti díja.
A világ és a Global Cement and Concrete Association (GCCA) arra törekszik, hogy 2050-re elérje a nettó nulla kibocsátást, és elkerülje az éghajlatváltozás visszafordíthatatlan hatásait, egyre több olyan innováció jelenik meg az anyagok terén, amelyek a beton szénlábnyomának csökkentését segítik elő. Ezek elsősorban az alacsony szén-dioxid-kibocsátású cementhelyettesítő anyagok megtalálására összpontosítanak, a tengeri moszatból termesztett mészkőtől az olivinig, amely ásványi anyag képes a saját tömegében keletkező szén-dioxidot elnyelni. Julian Allwood, a Cambridge-i Egyetem mérnökprofesszora szerint azonban ezek közül a megoldások közül egyik sem áll rendelkezésre olyan mértékben, hogy az évszázad közepére elérjük a nettó nulla kibocsátást:
„Annak ellenére, hogy a cement területén rengeteg innováció történt, nincs olyan helyettesítő anyag, amely a portlandcementhez hasonló teljesítményű és nagyságrendű lenne” – mondta Allwood.
Annak érdekében, hogy az építőiparnak legyen ideje életképes megoldásokat bevezetni, más kutatók az épületek beépített szénlábnyomának csökkentésére törekszenek olyan intelligens építési technikák kifejlesztésével, amelyek csökkentik az építkezéshez szükséges beton mennyiségét. Az alábbiakban a két megközelítés közül a hat leginnovatívabb projektet választottuk ki:
Seratech, Sam Draper és Barney Shanks
A londoni Seratech start-up cég kifejlesztett egy olyan módszert, amellyel szén-dioxid-semleges betont lehet előállítani úgy, hogy a cement akár 40%-át egy olyan szilícium-dioxid-típussal helyettesítik, amely az elnyelt ipari kibocsátásokból származik, és így olivin, egy szén-dioxidot elnyelő ásványi anyag keletkezik.
A vállalat szerint a fennmaradó cementhez kapcsolódó kibocsátásokat ellensúlyozza a szilícium-dioxid által megkötött CO2, így az anyag szén-dioxid-semleges.
A Seratech szerint a cementhelyettesítő anyag olcsó és könnyen méretezhető, mivel zökkenőmentesen integrálható a meglévő gyártási folyamatokba, és mivel az olivin bőségesen rendelkezésre álló anyag, ellentétben más cementhelyettesítő anyagokkal, például a szemcsés kohósalakkal.
Biogén mészkő a Minus Materialstól
Kísérletezőbb megközelítéssel a boulderi Colorado Egyetem kutatói felfedezték, hogy a földből kinyert mészkő helyett algákból fotoszintézis útján termesztett mészkőből lehet cementet készíteni. Amikor ezt a „biogén mészkövet” cement előállításához elégetik, csak annyi szén szabadul fel, amennyit a mikroalgák a növekedésük során a légkörből felvettek, ami a kutatók szerint a folyamatot szénsemlegessé teszi.
Ha a cementkeverékhez általában töltőanyagként hozzáadott zúzott mészkövet egy olyan alternatív anyaggal helyettesítik, amelyet szintén tengeri moszatból termesztenek, akkor az anyagnak még negatív hatása is lehet a szén-dioxid-kibocsátásra, mivel az aggregátumban tárolt szén-dioxidot megkötik, nem pedig elégetik.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumától kapott 3,2 millió dolláros (2,7 millió font) támogatásnak köszönhetően a kutatók most azon dolgoznak, hogy növeljék termelési kapacitásukat és csökkentsék az anyag költségeit, felhasználva a mikroalga kopolimereket drágább termékek, például kozmetikumok, bioüzemanyagok és élelmiszerek előállításához. .
ACORN betonbevonat árkádok számára
Az ACORN projekt részeként a Bath, Cambridge és Dundee egyetemek kutatói olyan vékonyrétegű boltíves padlót fejlesztettek ki, amely 75%-kal kevesebb betont használ fel azonos terhelés mellett a hagyományos tömör födémek helyettesítésére.
Ez a csapat első nagyszabású demonstrációs projektjében, amelyet a Cambridge-i Egyetem Építőmérnöki Tanszékén építettek, a szén-dioxid-kibocsátás becslések szerint 60%-os csökkenéséhez vezetett. Tekintettel arra, hogy a beton a víz után a második legtöbbet fogyasztott anyag a világon, az építőipar számára a legegyszerűbb módja annak, hogy csökkentse a beton felhasználását. Ezenkívül az automatizált gyártási rendszerekkel és hattengelyes robotokkal gyártott padlók teljesen merevítetlenek, és nem igényelnek acélrudakat a kisülések előállításához.
Carbicrete a McGill Egyetemtől
A montreali székhelyű Carbicrete egy olyan vállalat, amely az acéliparban keletkező hulladékmaradványokat használja fel a cement teljes kiiktatására a betongyártásból. A hagyományos beton előállításához használt víz helyett az erőművek füstgázaiból származó szén-dioxidot építik be ebbe a cementhelyettesítőbe, ami szén-dioxid-semlegessé teszi azt.
Ez a módszer azonban jelenleg csak előregyártott beton födémek és falelemek gyártására használható. És mivel az évente előállított acélsalak mennyisége korlátozott (körülbelül 250 millió tonna, szemben a 4 milliárd tonna cementtel), a Carbicrete a keresletnek csak egy kis részét tudja kielégíteni.
Newtab-22: Sea Stone
Kisebb léptékben a londoni székhelyű Newtab-22 tervezőstúdió egy betonszerű anyagot fejlesztett ki élelmiszeripari hulladékból, amelyet természetes kötőanyagok, például kombinált agar szabadalmaztatott keverékével kevertek.
Az így keletkező, tengeri kőzetnek nevezett anyag feltűnően hasonlít a valódi betonra, mivel az osztriga- és kagylóhéjak kalcium-karbonátból, más néven mészkőből, a cement egyik legfontosabb összetevőjéből készülnek. Mivel azonban az anyag nem égett, nem rendelkezett a valódi beton szilárdságával és tartósságával, és nem szerkezeti felhasználásra korlátozódott, beleértve az olyan felületeket, mint a födémek és csempék, valamint a talapzatok és vázák.
FoamWork az ETH Zürichben
A zürichi ETH kutatói egy újabb technikát dolgoztak ki a kevesebb beton felhasználására egy 3D nyomtatott zsaluelemekből álló rendszer kifejlesztésével. Újrahasznosított ásványi habból készülnek, és az előregyártott beton gyártásához használt formákba helyezhetők, így a padlólemezben üreges mintázatot hoznak létre.
A zsaluzat olyan optimalizált belső geometriát hoz létre, amely a födémlemezt a fő feszültségvonalak mentén erősíti meg, hogy a falak és a mennyezeti szerelvény között elérje a kívánt szilárdságot, miközben jelentősen csökkenti a szükséges betonmennyiséget.
Az eredmény egy könnyebb panel, amely 70%-kal kevesebb anyagot igényel. Miután megszilárdult, az ásványi hab a helyén maradhat szigetelőanyagként, vagy új zsaluelemekbe újrahasznosítható, ami azt jelenti, hogy a folyamat potenciálisan hulladékmentes, mondta az ETH Zürich.
