بتن ستون فقرات سازه‌های برجسته تمدن بشری را تشکیل می‌دهد. رومیان باستان با آن قنات‌ها ساختند. ما از آن برای بزرگراه‌های مدرن استفاده می‌کنیم.
این ماده چندکاره شهرها، جاده‌ها و پل‌های ما را می‌سازد. بتن امکان پیشرفت اجتماعی و توسعه شهری را فراهم می‌کند. بتن دومین ماده مصرفی در سطح جهانی، پس از آب، است.
اما تولید بتن یک نقطه ضعف بزرگ دارد. به طور قابل توجهی به انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. صنعت سیمان حدود 8 درصد از انتشار CO2 جهان را به خود اختصاص می‌دهد. این واقعیت نیاز به راه‌حل‌های نوآورانه را برجسته می‌کند.
آموزش بتن برای جذب CO2
خبر خوب؟ یک تیم مهندسی به رهبری دانشگاه نورث‌وسترن یک روش نوآورانه برای جذب کربن کشف کرده که می‌تواند صنعت بتن را متحول کند و احتمالاً این انتشار CO2 را کاهش دهد.
این پیشرفت می‌تواند نقطه عطفی در تلاش‌های ما برای کاهش تأثیرات زیست‌محیطی تولید بتن باشد.
فرآیندی که توسط الساندرو روتا لوریا از دانشکده مهندسی مک‌کورمیک دانشگاه نورث‌وسترن رهبری می‌شود، به طرز شگفت‌آوری ساده است: استفاده از آب کربناته در تولید بتن به جای آب ثابت.
نه تنها محصول نهایی دارای استحکام و دوام بی‌نقص است، بلکه به طور کارآمدی دی‌اکسید کربن را ذخیره می‌کند. تیم دریافت که تقریباً نیمی از CO2 معرفی‌شده در طول فرآیند تولید جذب و ذخیره می‌شود.
از منبع کربن به جاذب کربن
این یک جهش بزرگ در زمینه جذب کربن در تولید بتن است که می‌تواند آینده این صنعت را تغییر دهد و راه را برای شیوه‌های ساخت و ساز پایدارتر هموار کند.
روتا لوریا، استادیار مهندسی عمران و محیط‌زیست، در حال کار بر روی راه‌حل‌های نوآورانه است.
او توضیح می‌دهد، “ما در تلاشیم تا رویکردهایی را توسعه دهیم که انتشار CO2 را کاهش دهد.” تیم او هدف دارد تا صنعت سیمان و بتن را متحول کند. آنها می‌خواهند این بخش‌ها را به جاذب‌های بزرگ کربن تبدیل کنند.
تیم لوریا پیشرفت‌هایی داشته است. آنها راهی برای استفاده مجدد از CO2 از تولید بتن در ماده‌ی خود پیدا کرده‌اند. او اشاره می‌کند، “راه‌حل ما از لحاظ فناوری بسیار ساده است که باید برای صنعت نسبتاً آسان باشد تا آن را اجرا کند.”
کمک شرکت CEMEX
بسیاری از کارشناسان صنعت با خوش‌بینی لوریا هم‌نظر هستند. آنها باور دارند که این روش می‌تواند به طور گسترده پذیرفته شود. این روشی عملی برای کاهش ردپای کربنی تولید بتن ارائه می‌دهد.
تحقیق جالب نتیجه همکاری بین آزمایشگاه روتا لوریا و شرکت CEMEX، یک شرکت جهانی مواد ساختمانی که به ساخت و ساز پایدار اختصاص دارد، بود.
در مورد این روش جدید، داویده زامپینی، معاون رئیس تحقیق و توسعه جهانی در CEMEX و یکی از نویسندگان مطالعه، اشاره کرد که این رویکرد فرصت مهندسی محصولات جدید مبتنی بر کلینکر را فراهم می‌کند که در آن CO2 به یک عنصر کلیدی تبدیل می‌شود.
این همکاری قدرت همکاری‌های صنعت-دانشگاهی را در پیشبرد نوآوری‌های پایدار نشان می‌دهد.
رویکرد تازه به جذب کربن
تیم دانشگاه نورث‌وسترن تصمیم نگرفتند فقط کمی گاز به بتن اضافه کنند. آنها به دقت بر اساس تحقیقات قبلی که روش‌های مختلفی برای ذخیره CO2 در داخل بتن بررسی کرده بود، کار کردند.
رویکرد آنها شامل تزریق گاز CO2 به آب مخلوط با کمی پودر سیمان قبل از مخلوط کردن این سوسپانسیون کربناته با بقیه سیمان و مصالح است.
این روش تضمین می‌کند که CO2 به طور کارآمدی در مخلوط بتن ادغام می‌شود و حداکثر مقدار گاز جذب شده است.
نتیجه؟ یک بتن انقلابی که در طول فرآیند تولید خود واقعاً CO2 را جذب می‌کند. روتا لوریا این را با روش‌های کنونی مقایسه کرد.
بتن، کربناتاسیون و CO2
روتا لوریا توضیح داد، “سوسپانسیون سیمانی کربناته در روش ما مایعی با ویسکوزیته بسیار کمتر است در مقایسه با مخلوط آب، سیمان و مصالح که در حال حاضر در روش‌های معمولی برای کربناتاسیون بتن تازه استفاده می‌شود.”
این ویسکوزیته کمتر این روش جدید را آسان‌تر برای کار و احتمالاً مؤثرتر در جذب CO2 می‌کند.
در مورد استحکام این بتن کربناته، محققان دریافتند که ضعیف‌تر از بتن معمولی نیست.
“بر اساس آزمایش‌های ما، نشان می‌دهیم که استحکام ممکن است حتی بیشتر باشد. ما هنوز نیاز به آزمایش بیشتر داریم، اما حداقل می‌توانیم بگوییم که بدون تغییر است،” لوریا با شور و شوق گفت.
“چون استحکام بدون تغییر است، کاربردها نیز تغییر نمی‌کند. می‌تواند در تیرها، دال‌ها، ستون‌ها، پی‌ها — همه چیزهایی که در حال حاضر از بتن استفاده می‌کنیم — استفاده شود.”
این تضمین می‌کند که روش جدید می‌تواند به راحتی پذیرفته شود بدون نیاز به تغییرات قابل توجه در شیوه‌های ساخت و ساز موجود.
راهی به سوی آینده پایدار
راه‌حل نوآورانه تیم دانشگاه نورث‌وسترن امید را به صنعتی که با کاهش انتشار کربن خود در تلاش است، می‌آورد. اگر به طور گسترده پذیرفته شود، این می‌تواند یک تغییر دهنده در مبارزه با تغییرات آب و هوایی باشد.
به گفته داویده زامپینی، این نشان می‌دهد که همیشه فضایی برای بهینه‌سازی جذب CO2 و درک مکانیزم‌های مرتبط با فرآوری مواد وجود دارد.
این تحقیق به عنوان یادآوری است که راه‌حل‌های پایدار در دسترس هستند، و با تحقیقات و همکاری‌های مداوم، می‌توانیم به طور قابل توجهی تأثیرات زیست‌محیطی صنایع حیاتی را کاهش دهیم.
در دنیایی که به شدت به دنبال راه‌حل‌هایی برای مسائل زیست‌محیطی است، این رویکرد انقلابی به تولید بتن با استفاده از کربناتاسیون می‌تواند تأثیر عمیقی داشته باشد. این یک مسیر پایدار برای صنعت ارائه می‌دهد، قدرت ماده را افزایش می‌دهد در حالی که ردپای کربنی آن را کاهش می‌دهد.
پتانسیل عظیمی وجود دارد و ما مشتاقانه منتظر تحولاتی هستیم که این در شیوه‌های صنعتی و آینده ساخت و ساز پایدار به ارمغان خواهد آورد.
پیامدهای این تحقیق فراتر از صنعت بتن است، به عنوان چراغ امید برای سایر بخش‌هایی که به دنبال کاهش انتشار کربن و دستیابی به پایداری بیشتر هستند.
این مطالعه کامل در مجله Communications Materials منتشر شد.
