Hat kecsegtető anyag-innováció a karbonsemleges beton eléréséért

A Dezeen összegyűjtött hat olyan innoivatív módszert, amellyel a kutatók bíztató eredményekkel kecsegtetnek a beton szén-dioxid-mentesítésének érdekében.

Jelenleg a beton fő összetevője, a cement felelős a globális kibocsátás mintegy nyolc százalékáért, azonban a világ – és a Global Cement and Concrete Association (GCCA) – versenyben van a nettó nulla kibocsátás 2050-ig történő eléréséért, hogy elkerüljék az éghajlatváltozás legrosszabb hatásait, így egyre több anyaginnováció jelenik meg a beton CO2 kibocsátásának csökkentése érdekében.

A kutatások többnyire a cement alacsony CO2 kibocsátású helyettesítőinek megtalálására összpontosítanak: ilyen például az algákban termesztett mészkőtől kezdve az olivinig, amely egy olyan ásványi anyag, amely képes elnyelni a keletkező szén-dioxidot.

Annak érdekében, hogy az építőipar időt nyerjen az életképes alternatívák elterjedéséhez, más kutatók az épületek karbonlábnyomának csökkentését vizsgálják olyan okos építési technikák kifejlesztésével, amelyek csökkentik az építésükhöz szükséges beton mennyiségét.

Az alábbiakban a két megközelítés hat leginnovatívabb projektjét gyűjtöttük össze:

  1. Olivin: Seratech és Barney Shanks

A Seratech nevű londoni start-up cég kifejlesztett egy olyan módszert a CO2 semleges beton előállítására, amelynek során a cementtartalom akár 40 százalékát egy olyan szilícium-dioxid típussal helyettesítik, amelyet elkülönített ipari kibocsátásokból és a CO2 elnyelő olivin ásványból állítanak elő. A fennmaradó cementhez kapcsolódó összes kibocsátást ellensúlyozza a szilícium-dioxid által megkötött CO2 – állítja a vállalat, ami az anyagot összességében CO2 semlegessé teszi.

A Seratech szerint a cementhelyettesítő anyag alacsony költségű és zökkenőmentesen integrálható a meglévő gyártási folyamatokba, illetve mivel az olivin bőségesen rendelkezésre álló anyag, ellentétben más cementhelyettesítő anyagokkal, például az őrölt, granulált kohósalakkal (GGBS).

  1. Biogén mészkő: Minus Materials

A boulderi Coloradói Egyetem kutatói egy kísérletibb megközelítést alkalmazva megtalálták a módját annak, hogy cementet készítsenek olyan mészkőből, amelyet algák növesztettek fotoszintézis útján, nem pedig a földből bányászott mészkőből. Amikor ezt a “biogén mészkövet” cementgyártás céljából elégetik, csak annyi szenet bocsát ki, amennyit a mikroalga a növekedése során a légkörből elvont, így a kutatók szerint szén-dioxid-semlegessé teszi a folyamatot.

Ha az őrölt mészkövet, amelyet általában adalékanyagként  adnak a cementkeverékhez, szintén az algák által termesztett alternatívával helyettesítik, az anyag akár CO2 negatív is lehet, mivel az aggregátumban tárolt CO2-ot megkötik, ahelyett, hogy elégetnék.

Az amerikai energiaügyi minisztérium 3,2 millió dolláros támogatásával a kutatók most azon dolgoznak, hogy növeljék gyártási lehetőségeiket, és egyúttal csökkentsék az anyag árát azzal, hogy a coccolithophores mikroalgát drágább termékek, például kozmetikumok, bioüzemanyagok és élelmiszerek előállítására is felhasználják.

  1. Az ACORN beton boltíves padlóburkolata

Az ACORN projekt részeként a Bath, a Cambridge-i és a Dundee-i egyetem kutatói olyan vékony héjú boltozatos padlóburkolatot fejlesztettek ki, amely a hagyományos tömör padlólemezek helyettesítésére használható, miközben 75 százalékkal kevesebb betont használnak fel ugyanahhoz a terheléshez. Ez az eljárás a csapat első teljes körű bemutatóprojektjében, amelyet a Cambridge-i Egyetem építőmérnöki tanszékén belül építettek, a szén-dioxid-kibocsátás becslések szerint 60 százalékos csökkenését eredményezte.

“Mivel a beton a víz után a világon a legtöbbet felhasznált anyag […] a legegyszerűbb módja annak, hogy az építőipar megkezdje a nettó nulla felé vezető utat, ha kevesebb betont használ” – mondta Paul Shepherd, az ACORN vezető kutatója a Bath Építészeti és Építőmérnöki Tanszékéről.

Az automatizált gyártási rendszer és egy hattengelyes robot segítségével készült padlóburkolat ráadásul vasalásmentes, így nincs szükség a szintén nagy CO2 kibocsátást igénylő betonacélra.

  1. Carbicrete és a McGill Egyetem: salak hulladék cement helyett

A montreali székhelyű Carbicrete azon vállalatok közé tartozik, amelyek az acéliparban keletkező salakhulladékot használják fel, hogy teljesen kiküszöböljék a cement felhasználását a betongyártás során.

A hagyományos betongyártás során használt víz helyett ezt a cementpótló anyagot a gyárak füstgázaiból származó CO2-vel kötik meg, így az szén-dioxid-semlegessé válik.

Ez az eljárás azonban egyelőre csak előregyártott panelek és beton falazóelemek előállítására használható. Az évente előállított acélsalak korlátozott mennyisége miatt pedig – körülbelül 250 millió tonna, szemben a négymilliárd tonna cementtel – a Carbicrete csak a kereslet töredékét tudná kielégíteni.

  1. A Newtab-22 tengeri köve

Kisebb léptékben a londoni Newtab-22 tervezőstúdió egy betonszerű anyagot fejlesztett ki, amely az élelmiszeriparban keletkező kagylóhulladékból készül, amelyet megőrölnek és természetes kötőanyagok – például agar-agar – szabadalmaztatott keverékével kombinálnak.

A Sea Stone nevű, az így kapott anyag feltűnően hasonlít a valódi betonra, mivel a benne lévő osztriga- és kagylóhéjak kalcium-karbonátból, más néven mészkőből – a cement egyik legfontosabb összetevőjéből – készülnek.

Mivel azonban az anyagot nem égetik ki, nem rendelkezik a valódi beton szilárdságával és tartósságával.

  1. FoamWork: ETH Zürich

Egy másik technika a kevesebb beton felhasználására az ETH Zürich kutatóitól származik, akik egy 3D nyomtatott zsaluelemekből álló rendszert fejlesztettek ki. Ezek újrahasznosítható ásványi habból készültek, és az előregyártott betonelemek készítéséhez használt formákba helyezhetők, így a födémben üreges cellák mintázata jön létre.

A zsaluzat olyan belső geometriát hoz létre, amelyet úgy optimalizáltak, hogy a panelt a fő feszültségvonalak mentén megerősítse, és a falaktól a tetőkig a szükséges szilárdságot biztosítsa, miközben drasztikusan csökkenti a folyamat során felhasználandó beton mennyiségét.

Ezáltal könnyebb és 70 százalékkal kevesebb anyagot felhasználó panelek jönnek létre. Szilárdulás után pedig az ásványi hab a helyén maradhat szigetelésként, vagy végtelenül újrahasznosítható új zsaluelemek készítéséhez, ami az ETH Zürich szerint a folyamatot potenciálisan hulladékmentessé teszi.

A fenti kutatások részletesen a dezeen eredeti cikkének linkjeire kattintva olvashatók!

Forrás és fotók: dezeen

Fotó1: Courtesy of ACORN (Acorn floor) 

Fotó2: Patrick Bedarf (FoamWork)

Fotó 3: Helene Sandberg (Seratech/olivin concrete)