Інженери розробили новий тип бетону, який міцніший за звичайний бетон, а також запобігає потраплянню в атмосферу вуглекислого газу. Висновки, повідомляє в Дослідження вуглецюприпускає, що додавання ретельно відібраних природних матеріалів може надати бетону другу роль поза будівництвом, допомагаючи видаляти CO22 від навколишнього повітря.
Дослідники з інженерного коледжу Mepco Schlenk в Індії розробили суміш як можливий спосіб зробити будівельні матеріали більш екологічними. Їхній підхід зосереджений на головній екологічній проблемі: зростанні атмосферного CO2 рівні в основному залежать від використання викопного палива та виробництва цементу.
Команда під керівництвом Срінівасана Реваті зосередилася на двох натуральних добавках. Один був цеолітом, дуже пористим мінералом, а інший був бамбуковим біовугіллям, багатим вуглецем матеріалом. Обидва мають великий об’єм пор і високу питому поверхню, властивості, які роблять їх придатними для захоплення молекул газу.
Випробування більш міцної бетонної суміші
Дослідники випробували кілька варіантів бетону марки М35, який зазвичай використовується в інфраструктурі для помірного трафіку. Вони замінили дрібний заповнювач на цеоліт на рівні 25% і 50%. Вони також замінили цемент на біопереробку бамбука в концентраціях 0,5%, 1% і 1,5%.
Кожен склад був перевірений на кілька важливих властивостей, включаючи міцність на стиск, міцність на розщеплення, водопоглинання та стійкість до ударів. Дослідники шукали сполуку, яка могла б поглинати більше CO2 без послаблення бетону. В ідеалі вони хотіли, щоб матеріал одночасно став міцнішим.
Одна комбінація виділялася з-поміж інших. Суміш, що містить 50% цеоліту та 1% бамбукового біопилу (називається ZB5), дала найкращі результати.
Його міцність на стиск досягла 38,49 МПа, що приблизно на 7,48% вище, ніж у звичайного бетону. Його міцність на розрив досягла 4,39 МПа, що на 15% більше, ніж у стандартної суміші.
Дослідники пояснюють додаткову міцність взаємодією між алюмінієво-силікатною структурою цеоліту та твердістю бамбукового біовугілля. Разом ці матеріали створюють більш щільну та міцнішу цементну матрицю.
Бетон, що вловлює CO2
Сила була лише частиною результату. Суміш ZB5 також показала здатність поглинати вуглекислий газ.
Коли бетон помістили в камеру карбонізації, він поглинув 1,2 грама CO2 в один день. Протягом семи днів газ проник у матеріал на 15 міліметрів.
Дослідники пояснюють це поглинання вуглецю мікропористою структурою цеоліту та високим вмістом вуглецю в бамбуковій біомасі. Поєднуючи ці властивості, бетон може служити як конструкційним матеріалом, так і середовищем для захоплення CO2 з атмосфери.2.
Шрінівасан Реваті, автор-кореспондент з Департаменту цивільного будівництва, запропонував свою точку зору на результати. «Наша робота демонструє двосторонній підхід. Ми не тільки створюємо міцний бетон, але й перетворюємо будівельний матеріал на активний інструмент для покращення навколишнього середовища. Поєднуючи цеоліт і бамбуковий біоцикл, ми можемо створювати конструкції, які не тільки залишаються міцними, але й активно очищають повітря від вуглекислого газу, відкриваючи шлях до вразливих місць екстремізму — доріг і промислових зон».
Потенціал для вуглецево нейтрального будівництва
Отримані дані вказують на потенційно новий підхід до розробки вуглецевих нейтральних будівельних матеріалів. Бетон, виготовлений за формулою ZB5, може бути особливо корисним у місцях, де CO2 концентрація відносно висока.
Потенційне використання включає бетонні тротуари, парапетні стіни шосе та каналізаційні труби. Ці структури можуть продовжувати виконувати свої традиційні інженерні функції, водночас поглинаючи деяку кількість вуглекислого газу з навколишнього середовища.
Але дослідники попереджають, що ця робота все ще є доказом концепції, і необхідні будуть додаткові тести, перш ніж матеріал може бути широко прийнятий.
Подальші дії для отримання вуглебетону
У майбутніх дослідженнях буде розглянуто, як бетон працює в довгостроковій перспективі, включно з тим, чи зберігає він свою довговічність і здатність поглинати CO2.2.
Дослідники також планують випробувати інші форми біовугілля, оцінити суміші в різних сортах бетону та будівельного розчину, а також вивчити, чи може попередньо зволожене біовугілля ще більше покращити його ефективність.
Ці експерименти призначені для визначення того, чи можна розширити технологію для більш широкого комерційного та промислового використання. У разі успіху цей підхід може надати будівельній галузі можливість створити потужнішу інфраструктуру, одночасно зменшивши певний вплив на навколишнє середовище, пов’язаний із забудованим середовищем.
