Бетонът е огромен източник на въглеродни емисии, но учени работят за „позеленяването“ му

Светът ни е изграден от бетон. Траен и евтин, той е предпочитаният строителен материал за сгради, мостове и тунели. Но неговата вездесъщност оказва огромно въздействие върху околната среда, пише CNN.

Бетонът е произведен от вода, смесена с добавки като пясък и чакъл, споени с цимент, и именно циментът има най-голям принос за въглеродния му отпечатък.

Портландският цимент е най-често използваният и се произвежда от изпичането на вар в пещ. Над 4 млрд. тона цимент са произведени през 2021 г., като са допринесли за 8% от глобалните въглеродни емисии, сочат данни на института Chatham House. Заради натиска върху строителната индустрия да се декарбонизира учени от цял свят търсят начини да направят бетона по-зелен.

„Бетонът е фантастичен, надежден материал и ще ни е много трудно да го намалим навсякъде. Може да направим преход към дървени сгради, където е възможно, но голяма част от инфраструктурата ни се нуждае от бетон, а за производството му се нуждаем от някакъв вид цимент“, казва Сам Дрейпър, докторант в Imperial College London.

Дрейпър и колегата му Барни Шанкс се открили начин за производство на цимент, който според тях може да създаде въглеродно неутрален бетон.

Процесът им започва с минерала оливин, който разделят на магнезий и кварц. Кварцът се използва за директна замяна на 35% до 40% от портландския цимент, използван в бетона, а магнезият се комбинира с въглероден диоксид за производството на магнезиев карбонат, който след това може да се използва за строителни материали, включително алтернативи на тухли и гипсокартон.

Използваният в процеса въглероден диоксид може да бъде уловен от димоотводите на циментовите заводи, а в противен случай щеше да отиде в атмосферата, произведеният по този начин цимент е въглеродно неутрален, казва Дрейпър. Магнезиевият карбонат е стабилно въглеродно хранилище.

След като започнали изпитанията си през 2020 г., Дрейпър и Шанкс създали компанията Seratech през 2021 г. Сега са само на няколко седмици от официалното отделяне на компанията от Imperial College, за да могат да наберат частен капитал за по-голяма пилотна инсталация, която да може да произвежда няколко тона цимент на седмица.

Според Дрейпър циментът на Seratech се представя еднакво добре със „златния стандарт“ – портландския цимент. Той допълва, че това е от съществено значение за приемането му от строителната индустрия.

Миналата година компанията спечели международната награда Obel Award, която „насърчава архитектурата в услуга както на хората, така и на планетата. При представянето на победителите журито на Obel Award коментира: „Предвид огромния въглероден отпечатък на строителната индустрия процесът на Seratech има потенциала значително да намали въглеродните емисии в света и да подкрепи бъдещо нисковъглеродно строителство“.

Дрейпър признава, че циментът е много скъп в настоящата изследователска фаза, но смята, че когато употребата му се разшири, цената му ще е сходна с тази на портландския цимент. Seratech планира да започне изпитания на цимента в реални сгради до началото на 2025 г. и се надява да има мащабен индустриален пилотен проект до 2027 г., който да може да обслужва множество проекти.

Други стартиращи компании намират начини да съхраняват въглеродния диоксид директно в бетона. CarbonCure инжектира уловения въглероден диоксид в бетона в процеса на смесване, при което той реагира с цимента, за да увеличи здравината на бетона. Освен че изолира въглеродния диоксид, допълнителната сила означава, че бетонът може да бъде произвеждан с по-малко цимент, съобщава компанията. Канадската компания Carbicrete твърди, че може да замени изцяло цимента, като комбинира шлака от производството на стомана с уловения от индустриални заводи въглерод.

От вода към цимент

Изследователи в Обединените арабски емирства работят  върху процес за намаляване на въглеродния отпечатък на бетона, като в същото време се занимават с друг екологичен проблем.

ОАЕ разчита на обезсоляването на морската вода за голяма част от питейната си вода, но процесът произвежда солена вода като вторичен продукт, който се връща в океана, увеличавайки солеността му, а това може да навреди на морските обитатели.

Кемал Челик, доцент от Университета по гражданско и градско инженерство в Абу Даби, установил, че солената вода съдържа полезни минерали, включително висока концентрация на магназий.

„Използваме изхвърлената солена вода от завода за обезсоляване и прилагаме много проста химия“, казва той. Екипът му е разработил процес за отделяне на твърдите и течните компоненти на солената вода и после използва магнезиевият компонент, за да произведе цимент.

„Циментът на основата на магнезий не е нов…, но източникът на магнезиеви карбонати обикновено е от минната индустрия“, обяснява Челик. Производството на конвенционален цимент на основата на магнезий изисква топлина и отделя въглероден диоксид, казва той и допълва, че създаването му от отпадъчна солена вода е ефективно от гледна точка на разходите и полезно за околната среда.

Челик отбелязва, че изследването му в момента е на фаза на одобрение на концепцията, като работи с 4000 до 5000 литра солена вода на ден. Но той иска да произведе материала в достатъчно голям мащаб, за да работи със строителната индустрия.

„Мисля, че най-голямото предизвикателство за нас е самата индустрия. Строителната индустрия е една от най-старите и може да се натъкнем на известна съпротива да промени материала, който използва в момента. В този смисъл трябва да повишим информацията в индустрията и в обществото“, казва Челик.

Той е решен да отговори на предизвикателството. „Като изследователи трябва да служим на обществото. Затова съм толкова мотивиран с нашето изследване, което може да помогне малко на света в борбата с климатичните промени“, отбелязва Челик.