Beton je materijal koji se troši najviše na svetu i na njemu počiva moderna infrastruktura zahvaljujći njegovoj čvrstini, jednostavnoj proizvodnji i niskoj ceni. Ipak postoji jedan problem: u globalnoj emisiji ugljen-dioksida proizvodnja betona učestvuje sa 8 odsto.
Promenom sastava betona može se smanjiti ugljenični otisak (Foto: MIT)
Oko polovine emisije ugljenika vezane za proizvodnju betona nastaje sagorevanjem fosilnih goriva potrebnih za zagrevanje mešavine krečnjaka i gline kako bi se dobio obični portland cement (OPC).
Za ovo bi mogli da se koriste obnovljivi izvori energije, ali problem ostaje druga polovina emisije. Naime, mineralna mešavina se zagreva do temperature iznad 1.400ºC i dolazi do transformacije kalcijum karbonata i gline u mešavinu klinkera (koji se prvenstveno sastoji od kalcijum silikata) i ugljen-dioksida - pri čemu ovaj drugi izlazi u vazduh.
Oglas
Prilikom proizvodnje betona OPC se meša sa vodom, šljunkom i peskom i postaje visoko alkalan. On je naizgled idealan za sekvestraciju i dugotrajno skladištenje ugljen-dioksida u procesu karbonizacije. Međutim, zbog ovoga očvrsli beton vremenom može da oslabi, dolazi do smanjenja alkalnosti što dovodi do korozije armature i ugrožava nosivost zgrade.
Naučnici sa MIT-a su otkrili da bi uvođenje novih materijala u postojeće procese proizvodnje betona moglo drastično da smanji emisiju ugljenika, bez promene mehaničkih svojstava betona.
Istraživanje su sproveli profesori građevinskog i ekološkog inženjerstva MIT-a Admir Mašić i Franz-Josef Ulm, postdoktor MIT-a Damian Stefaniuk i doktorant Marcin Hajduczeka i James Weaver sa Instituta Wyss Univerziteta Harvard, a rad je objavljen u časopisu PNAS Nexus.
Profesor Mašić navodi da reakcijom karbonizacije kod očvrslog betona dolazi do narušavanja strukture i sastava cemente matrice koja inače sprečava koroziju čelika.
Istraživanjem je otkrivena sekvestracije ugljen-dioksida do koje dolazi ranim formiranjem karbonata tokom mešanja i izlivanja betona, pre nego što se materijal stegne, što bi u velikoj meri moglo da eliminiše štetne efekte kasnijeg apsorbovanja ugljen-dioksida, nakon što materijal očvrsne.
Autori su ovo postigli dodavanjem natrijum bikarbonata - jeftinog sastojka poznatog kao soda bikarbona. Testiranjem su utvrdili da do 15 odsto ukupne količine ugljenika koja nastaje proizvodnjom cementa može na ovaj način da se mineralizuje u ranoj fazi, što je na globalnom nivou značajna količina. Ovako dobijeni beton se brže vezuje te gradnja može biti produktivnija.
Mašić navodi da je mešavina kalcijum karbonata i kalcijum silicijum hidrata potpuno nov materijal zahvaljujući kome mogu da se udvostruče mehaničke performanse betona u ranoj fazi.
On ipak napominje da je istraživanje i dalje u toku i da još nije poznato kako će materijal uticati na dugoročne performanse betona. Ovo svakako daje nadu za razvoj ugljenično neutralnih građevinskih materijala u budućnosti.
Ideja o karbonizaciji betona u ranoj fazi nije nova i više kompanija se bavi ovakvim istraživanjima. Mašić ističe da bi se otkriće MIT-a moglo kombinovati sa drugim inovacijama kako bi se stvorio "zeleniji" pa čak i ugljen-negativni građevinski materijal.
