Co się stało z zielonym betonem?

W 2010 roku ta publikacja wymieniła bardziej przyjazny dla środowiska beton jako jedną z 10 przełomowych technologii roku (patrz TR10: Zielony beton). Biorąc pod uwagę, że światowy apetyt na beton odpowiada za około 5 procent globalnej emisji dwutlenku węgla, wpływ może być ogromny. Ale czy pomysł gdzieś poszedł?

Beton wykonany głównie z popiołu lotnego został wylany w Middletown w stanie Ohio w 2013 roku.

Wychwytywanie węgla

Pięć lat temu Novacem, firma wydzielona z Imperial College London, była liderem ekologicznego cementu. Główny naukowiec firmy, Nikolaos Vlasopoulos, odkrył sposób na zastąpienie cementu portlandzkiego – materiału wiążącego beton – materiałem z tlenku magnezu. Materiał ten po zmieszaniu z wodą wychwytywał w swoją strukturę dwutlenek węgla, a dwutlenek węgla i magnez utworzyły węglany wzmacniające cement. Materiał nie wymagał wapienia, który uwalnia węgiel, gdy jest podgrzewany podczas procesu wytwarzania cementu.

Pomimo obietnicy zawartej w materiale Novacem nie zdołał zebrać wystarczających funduszy. Vlasopoulos mówi, że kryzys finansowy, który rozpoczął się w 2008 roku, utrudnił przyciągnięcie inwestorów. Firma sprzedała swoją własność intelektualną Australii Calix i została zlikwidowana we wrześniu 2012 roku. Vlasopoulos pracuje obecnie w cementowym potentata Lafarge.

Firma zajmująca się zielonym betonem o nazwie Calera nadal działa, ale nie realizuje już swojego pomysłu na mieszanie węgla z cementem portlandzkim. Calera zademonstrowała tę technologię na chodnikach kilka lat temu, ale znalazła większą wartość w wykorzystaniu tego materiału do produkcji płyt włókno-cementowych stosowanych jako podkłady pod płytki łazienkowe lub okładziny zewnętrzne, mówi dyrektor ds. operacyjnych i prezes firmy, Martin Devenney. Calera prowadzi pilotażowy zakład, który produkuje do dwóch ton cementu z dwutlenku węgla i odpadów przemysłowych dziennie, sekwestrując około czterech dziesiątych tony dwutlenku węgla w każdej tonie materiału. Firma planuje rozpocząć komercyjną produkcję płyt w tym roku, ale spodziewa się, że rozwój technologii zajmie kilka lat.

Niektóre inne firmy poczyniły postępy w kierunku bardziej ekologicznego cementu. Utwardzanie węglem , z siedzibą w Halifax w Nowej Szkocji i Technologie Solidia , z siedzibą w New Jersey, przyjmują dwa różne podejścia.

CarbonCure sprzedaje technologię, która wraz z wodą wtryskuje dwutlenek węgla wychwycony w procesach przemysłowych do cementu portlandzkiego. Ciała stałe powstające w tym procesie mogą poprawić wytrzymałość materiału o 10 do 20 procent, mówi CTO firmy, Kevin Cail. Około 20 instalacji budowlanych używało bloków wykonanych w procesie CarbonCure od czasu jego komercjalizacji w 2013 roku, mówi Cail. Dwa ostatnie projekty w Miami pozwoliły zaoszczędzić ponad 2700 ton dwutlenku węgla, aż 125 000 drzew pochłania rocznie, mówi Jennifer Wagner, wiceprezes firmy ds. zrównoważonego rozwoju.

Jednak ślad węglowy każdego bloku jest zwykle zmniejszony tylko o 5 procent. Jeśli cementownia nie sekwestruje własnego dwutlenku węgla (a większość tego nie robi), gaz musi być sprowadzany z innych źródeł. Proces nie jest jeszcze mobilny, więc nie można go używać do aplikacji na żądanie, takich jak wypełnianie podjazdów. Wersja, która będzie mogła być używana na placach budowy, pojawi się w ciągu najbliższych kilku miesięcy, mówi Cail.

Technologie Solidia , założona w 2008 r., wciąż rozwija swoją technologię sekwestracji dwutlenku węgla w betonie, ale ma wsparcie dużych firm, takich jak Lafarge i Federalnej Administracji Drogowej Departamentu Transportu USA. Technologia, opracowana po raz pierwszy na Uniwersytecie Rutgers, polega na zmieszaniu proszku cementowego z piaskiem, a następnie wypełnieniu otwartych przestrzeni wodą i dwutlenkiem węgla. Cement reaguje z dwutlenkiem węgla, tworząc węglan wapnia i krzemionkę, które utwardzają materiał w beton. Beton może być od 10 do 25 procent mocniejszy niż dzisiejsze materiały, mówi dyrektor generalny Solidii, Tom Schuler, i będzie bardziej odporny na pękanie w środowiskach, w których zamarzanie i rozmrażanie są powszechne.

Więcej za mniej

Przechowywanie dwutlenku węgla w cemencie to nie jedyny sposób na poprawę śladu środowiskowego materiału.

Centrum zrównoważonego rozwoju betonu MIT pokazało, jak nanoinżynieria może sprawić, że beton będzie dwukrotnie bardziej odporny na pękanie bez znaczącej zmiany masy lub składu chemicznego, mówi dyrektor laboratorium, Franz-Josef Ulm. Dzięki temu producenci mogliby zużywać mniej betonu w całym procesie budowlanym bez poświęcania wytrzymałości. Odkrycie pojawiło się w Komunikacja przyrodnicza ostatni rok.

Innym podejściem jest zmiana właściwości betonu poprzez dodanie materiałów takich jak popiół lotny, produkt uboczny spalania węgla. Materiał ten był dodawany do betonu w niewielkich ilościach od dziesięcioleci, ale CeraTech , firma z siedzibą poza Waszyngtonem, produkuje beton, który w 95 procentach składa się z lotnego popiołu. Zużywa o połowę mniej wody niż cement portlandzki, który zastępuje i wytrzymuje nawet trzy razy dłużej, mówi Mark Wasilko, wiceprezes wykonawczy firmy. Materiał powstaje w wyniku reakcji chemicznej, a nie jest wypalany w piecu. CeraTech kieruje produkt do firm naftowych i gazowych, które potrzebują materiałów odpornych na temperaturę i korozję. Grupa Sefa , w międzyczasie opracował proces wytwarzania betonu z popiołu lotnego pobieranego z ziemi, oprócz tego, co można przechwycić z elektrowni węglowych. Ta technika może pomóc w oczyszczeniu wysypisk śmieci i stawów wypełnionych popiołem, który zalega od lat.

Na wynos:

Beton, który jest lepszy dla środowiska, jest dziś używany na małą skalę. Ale ogólnie rzecz biorąc, przepis na beton nie zmienił się zbytnio. Chociaż grupa handlowa Portland Cement Association wskazuje, że unowocześnione fabryki i procesy pomogły branży poprawić jej efektywność energetyczną o 40 procent od lat 70. XX wieku, nowe technologie będą potrzebne do znacznie większego przesunięcia igły.

Masz duże pytanie? Wyślij sugestie na adres [email protected] .

ukryć