Бетон зазвичай збільшує викиди вуглецю у світі, але нова формула поглинає CO2 при цьому стає міцніше традиційної суміші.
Дослідники з інженерного коледжу Mepco Schlenk в Індії розробили бетон, поєднавши два природні матеріали: пористий цеоліт і бамбуковий біовугілля. Тести в Дослідження вуглецю припускають, що суміш може надати інфраструктурі другу функцію, дозволяючи їй вловлювати частину вуглекислого газу, продовжуючи нести структурні навантаження.
Звичайне виробництво цементу викидає CO2 як від палива, необхідного для нагрівання сировини, так і від хімічної вартості вапняку. Новий підхід не усуває ці відходи, але він досліджує, як сам бетон можна переробити, щоб уловлювати вуглець, використовуючи менш традиційний цемент і заповнювач.
Природні домішки модифікують бетон
Під керівництвом Срінівасана Реваті дослідники випробували бетон марки M35, матеріал, який використовується в інфраструктурі, яка піддається помірному руху. Вони замінили 25 або 50 відсотків дрібного заповнювача цеолітом, а потім замінили 0,5 відсотка, 1 або 1,5 відсотка цементу бамбуковим біопилом.
Цеоліт має мережу мікроскопічних пор, які можуть затримувати молекули газу, тоді як бамбукове біовугілля є пористим, багатим вуглецем матеріалом, який виробляється шляхом нагрівання біомаси з обмеженим вмістом кисню. Ці властивості роблять обидві речовини перспективними кандидатами для збільшення CO22 щоб отримати, але команда також повинна була переконатися, що добавки не послаблюють готовий бетон.
Кожна суміш була перевірена на міцність на стиск, міцність на розрив, водопоглинання та ударостійкість. Найпотужніший продукт містив 50% цеоліту та 1% бамбукової біоглини (називається ZB5).
З’являється найпотужніша формула
ZB5 досяг міцності на стиск 38,49 МПа (5582 psi), що на 7,48% вище, ніж у звичайного бетону. Його міцність на розрив досягла 4,39 МПа (637 psi), що на 15% більше, ніж у стандартної суміші.
Дослідники пояснюють ці переваги доповнювальними властивостями двох сполук. Алюмосилікатний каркас цеоліту та твердість бамбукової біомаси допомогли сформувати більш щільну цементну матрицю, показавши, що більша пористість не обов’язково вимагає більше енергії для захоплення вуглецю.
Ця ж формула забезпечує найкраще поглинання вуглецю. У контрольованій камері карбонізації ZB5 поглинув 1,2 грама (0,04 унції) CO.2 в один день. Через сім днів карбонізація матеріалу досягла 15 мм (0,6 дюйма). Команда пояснила цей показник мікропористою структурою цеоліту та високим вмістом вуглецю в біовугіллі.
Бетон стає поглиначем вуглецю
Отримані дані показують, як матеріал, який зазвичай розглядається як пасивний структурний компонент, також може бути залучений до управління вуглецем. Результати камери ще не визначили, скільки CO2 Бетон отримав десятиліття зовнішнього використання, але вони забезпечують ранню демонстрацію його структурного та екологічного потенціалу.
Срінівасан Реваті, асоційований автор з Департаменту цивільного будівництва, сказав: «Наша робота демонструє двосторонній підхід. Ми не тільки робимо міцніший бетон, але й перетворюємо звичайний будівельний матеріал на активний інструмент для відновлення навколишнього середовища. Поєднуючи цеоліт і бамбуковий біоцикл, ми можемо створити структури, які не тільки активно очищають повітря від вуглекислого газу, але й є стійкими для справді стійкої інфраструктури в зони з високим рівнем викидів, такі як міські магістралі та промислові зони.
Дослідники припускають, що згодом цей матеріал можна буде використовувати для бетонних тротуарів, парапетів доріг, каналізаційних труб та іншої інфраструктури, яка піддається впливу високих рівнів CO2.2 рівнях. Його здатність замінювати частини як цементу, так і дрібного заповнювача може збільшити його екологічну цінність, хоча повна оцінка повинна враховувати виробництво, транспортування, довговічність і джерело добавок.
Далі йде довгострокова продуктивність
Поточні результати є доказом концепції, а не доказом того, що бетон готовий до масштабного будівництва. Потрібні будуть довгострокові дослідження, щоб визначити, чи збережуться міцність і поглинання вуглецю за змін температури, вологості, руху та інших реальних умов.
У майбутніх експериментах досліджуватимуться додаткові типи біовугілля, різні типи бетону та розчину, а також попередньо зволожені біовугілля, які можуть змінити поведінку матеріалу. Ці випробування допоможуть визначити, чи можна використовувати багатообіцяючу лабораторну композицію в надійний варіант для комерційної та промислової інфраструктури.
Довідка: «Вплив цеоліту та бамбукового біовугілля як поглиначів CO2 в бетоні» Шрінівасан Реваті, Добсон Аліса Елізабет Таня, Сутарсон Ансі Шадін і Джегатізан Кертана, 30 квітня 2024 р., Дослідження вуглецю.
DOI: 10.1007/s44246-024-00116-1
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
