Do zelenog betona uz pomoć sode bikarbone
Tim istraživača sa Instituta za tehnologiju iz Masačusetsa nedavno je došao da rezultata koji pokazuju da bi beton mogao da postanane apsorber ugljen-dioksida, što bi globalno moglo da smanji uticaj na životnu sredinu. Osnovni sastojak koji omogućava ovakvu reakciju je – soda bikarbona!
Iako beton ima brojne prednosti kao savremeni građevinski materijal, uključujući veliku čvrstoću, nisku cenu i jednostavnu proizvodnju, njegova proizvodnja trenutno čini oko osam procenata globalne emisije ugljen-dioksida.
Ipak, situacija bi u budućnosti mogla da se promeni. Nedavna otkrića tima Instituta za tehnologiju iz Masačusetsa (Massachusetts Institute of Technology – MIT) pokazala su da uvođenje novih materijala u postojeće procese proizvodnje betona može značajno smanjiti ovaj ugljenični otisak, bez promene osnovnih mehaničkih svojstava betona.
PROČITAJTE JOŠ:
Da li je razrešena misterija trajnosti rimskog betona
Fleksibilni beton – Da li je to revolucija u građevinskoj Industriji?
Usavršava se “pametni” beton – Detektuje pukotine, idealan za 3D štampanje
Rezultati su objavljeni danas u časopisu PNAS Nexus, u radu MIT profesora građevinskog i ekološkog inženjeringa Admira Masića i Franza-Josefa Ulma, postdoktoranta Damiana Stefaniuka i doktoranda Marcina Hajdučeka, te Jamesa Weavera sa Wyss instituta Univerziteta Harvard.
Posle vode, beton je drugi najviše korišćeni materijal na svetu i predstavlja temelj moderne infrastrukture. Tokom njegove proizvodnje, međutim, oslobađaju se velike količine ugljen-dioksida, kako kao hemijski nusprodukt proizvodnje cementa, tako i zbog energije potrebne za pokretanje tih reakcija.
Otprilike polovina emisija povezanih sa proizvodnjom betona dolazi od sagorevanja fosilnih goriva kao što su nafta i prirodni gas, koji se koriste za zagrevanje mešavine krečnjaka i gline koja na kraju postaje poznati sivi prah poznat kao portland cement.
Iako bi se energija potrebna za ovaj proces zagrevanja mogla zameniti električnom energijom dobijenom iz obnovljivih izvora kao što su solarni ili vetroelektrane, druga polovina emisija je inherentna u samom materijalu: Kada se mineralna mešavina zagreva na temperature iznad 1.400 stepeni Celzijusa, ona prolazi kroz hemijsku transformaciju od kalcijum-karbonata i gline do mešavine klinkera (koji se prvenstveno sastoji od kalcijum-silikata) i ugljen-dioksida – pri čemu se on oslobađa u vazduh.
Kada se cement meša sa vodom, peskom i šljunkom tokom proizvodnje betona, postaje visoko alkalan, stvarajući naizgled idealno okruženje za dugotrajno skladištenje ugljen-dioksida u obliku karbonatnih materijala (proces poznat kao karbonizacija).
Uprkos ovom potencijalu betona da prirodno apsorbuje ugljen-dioksid iz atmosfere, kada se ovi procesi normalno dešavaju, uglavnom unutar očvrslog betona, oni mogu i oslabiti materijal i smanjiti unutrašnju alkalnost, što ubrzava koroziju armaturnih šipki. Ovi procesi na kraju uništavaju nosivost zgrade i negativno utiču na njenu dugoročnu mehaničku izdržljivost. Kao takve, ove spore kasne karbonizacione reakcije, koje se mogu odvijati tokom decenija, odavno su prepoznate kao neželjeni procesi koji ubrzavaju propadanje betona.
Nasuprot tome, novi procesi sekvestracije ugljen-dioksida koje su otkrili autori oslanjaju se na vrlo rano formiranje karbonata tokom mešanja i livenja betona, pre nego što materijal očvrsne, što bi moglo u velikoj meri eliminisati štetne efekte apsorpcije ugljen-dioksida nakon što materijal očvrsne.
Ključ za novi proces je dodavanje jednog jednostavnog, jeftinog sastojka: natrijum bikarbonata, poznatijeg kao soda bikarbona. U laboratorijskim testovima sa zamenom natrijum bikarbonata, tim je pokazao da se do 15 procenata ukupne količine ugljen-dioksida povezane sa proizvodnjom cementa može mineralizovati tokom ovih ranih faza – dovoljno da se potencijalno napravi značajan uticaj na globalni ugljenični otisak ovog materijala.
Pored toga, dobijeni beton se mnogo brže očvršćava putem formiranja prethodno nepoznate kompozitne faze, bez uticaja na njegove mehaničke performanse. Ovaj proces tako omogućava građevinskoj industriji da bude produktivnija: Oplate se mogu ranije ukloniti, smanjujući vreme potrebno za završetak mosta ili zgrade.
Iako ideja o karbonizaciji betona u ranoj fazi nije nova, i postoji nekoliko kompanija koje trenutno istražuju ovaj pristup kako bi olakšale apsorpciju ugljen-dioksida nakon što se beton izlije u željeni oblik, trenutna otkrića tima sa MIT-a ističu činjenicu da je kapacitet betona da sekvestruje ugljen-dioksid pre očvršćavanja uglavnom potcenjen i nedovoljno iskorišćen.
Foto: Freepik, Unsplash
