Традиційний цемент відходить у минуле: вчені знайшли екологічну альтернативу матеріалу

Вчені з Університету Маямі намагаються перетворити проблему, що завдає головного болю прибережним районам, на інструмент боротьби зі зміною клімату. Вони пропонують замінити частину цементу біовугіллям, отриманим з водоростей, щоб бетон під час затвердіння поглинав і акумулював вуглекислий газ, пише ECOnews.

Зазначається, що цемент є однією з найскладніших кліматичних проблем у світі. Він відповідає за значну частку глобального забруднення вуглецем.

У виданні нагадали, що цемент є свого роду "клеєм", який зв'язує пісок і гравій. Виробництво цементу вимагає високої температури і супроводжується викидами вуглекислого газу в результаті хімічного перетворення вапняку.

У своєму прес-релізі вчені розповіли, що працюють з водоростями, вирощеними в Південній Флориді, а потім перетворюють їх на біовугілля. Цей матеріал схожий на деревне вугілля, яке можна додавати в цементні суміші. Їхньою метою є отримання суміші, яка відповідатиме реальним вимогам до експлуатаційних характеристик.

У виданні пояснили, що біовугілля – це багатий на вуглець матеріал, що отримується при переробці біомаси в умовах низького вмісту кисню, в результаті чого утворюється пориста структура.

Вчені зазначили, що зростання водоростей стало серйозною екологічною проблемою та проблемою утилізації у штаті Флорида. Тому використання водоростей як сировини може одночасно вирішити проблеми відходів та викидів.

Головною проблемою при створенні альтернативи цементу є складність у створенні матеріалу з високою міцністю та довговічністю. Підхід команди спрямований на вирішення цієї проблеми шляхом "функціоналізації" біовугілля, тобто хімічної обробки його поверхні для кращого зчеплення з цементом.

У своїй заяві вчені розповіли, що традиційне біовугілля часто замінює лише близько 10% цементу, перш ніж міцність і довговічність знижуються, і команда сподівається збільшити цей показник до 20–30% за рахунок хімічної обробки та попередньої карбонізації.

Поряд із заміною цементу дослідники тестують вуглецеве затвердіння – комплекс методів, за яких свіжий бетон піддається впливу вуглекислого газу, щоб він міг поглинатися та перетворюватися на більш стабільні мінеральні форми. Простіше кажучи, бетон "спонукають" "вбирати" певну кількість вуглекислого газу ще на етапі затвердіння, а не поглинати його потроху протягом десятиліть.

У недавніх рецензованих роботах були досліджені методи прискореної карбонізації, зокрема методи впорскування вуглекислого газу в цементні суспензії. В одному з досліджень повідомляється про ефективність уловлювання вуглекислого газу до 45% при збереженні міцності бетону в експериментальній установці.

Новий проект вчених додає свій власний штрих, попередньо піддаючи біовугілля карбонізації. Біовугілля обробляється таким чином, щоб воно могло діяти як внутрішній резервуар вуглекислого газу, уловлюючи та зберігаючи вуглець у твердій формі у вигляді карбонату кальцію під час гідратації цементу.

Раніше в ECOnews писали, що фабрики по всьому світу вчаться перетворювати відходи з бананових плантацій на сировину для текстилю, паперу та біокомпозитів. Лише невелика частина рослини стає їжею. Решта – це біомаса, яка зазвичай залишається на полі або видаляється як відходи.

За оцінками дослідників, бананові пальми щорічно генерують десятки мільйонів тонн відходів у країнах-виробниках, таких як Бразилія. Ці стебла містять міцні целюлозні волокна з міцністю на розрив, яка може перевершувати класичні натуральні волокна, такі як джут і сизаль, що робить їх привабливими для пряжі та армуючих матеріалів.