Инженерен екип, ръководен от Северозападния университет, открива нов метод за съхранение на въглероден диоксид (CO2) в бетон, най-често срещания строителен материал.
Това се постига чрез използване на разтвор на основата на газирана вода по време на производствения процес. Иновативният метод произвежда бетон с несравнима здравина и издръжливост и подпомага отстраняването на CO2 от постоянно затоплящата се среда.
Техниката постига ефективност на улавяне на CO2 до 45 процента в лабораторни изследвания. Той ефективно улавя и съхранява почти половината от CO2, въведен по време на производството на бетон.
Циментовата и бетоновата промишленост допринасят за 8 процента от световните емисии на парникови газове и екипът очаква, че техният новаторски подход ще помогне за компенсирането на тези емисии.
Подробностите от изследването на екипа са публикувани в списанието Communications Materials.
Екологичен напредък
Бетонът е един от най-използваните материали в света, на второ място след водата, и е основен компонент на инфраструктурата.
В най-основната си форма бетонът се получава чрез смесване на вода, едри инертни материали (като чакъл), фини инертни материали (като пясък) и цимент (който държи това всичко заедно). Изследователите проучват различни подходи за съхранение на CO2 в бетон от 70-те години на миналия век.
„Идеята е, че циментът вече реагира с CO2. Ето защо бетонните конструкции естествено абсорбират CO2. Но, разбира се, абсорбираният CO2 е малка част от CO2, отделен при производството на цимента, необходим за създаването на бетон“, казва Рота Лория, асистент по гражданско и екологично инженерство в Northwestern, в изявление.
Карбонизацията на пресен бетон и на втвърден бетон са двата вида процеси на карбонизация, използвани за съхраняване на CO2. Закаленият метод включва поставяне на солидни бетонни блокове в камери, в които се впръсква газ CO2 под високо налягане..
Според екипа в новата версия работниците инжектират CO2 газ в сместа от вода, цимент и инертни материали, докато се прави бетон. Част от CO2, който се влага в цимента и при двата метода, реагира, за да образува твърди кристали от калциев карбонат. Въпреки това и двата метода имат изключително ограничителни характеристики.
Изследователите казват, че тяхната висока консумация на енергия и ниската ефективност на улавяне на CO2 са пречки. Още по-лошо: полученият бетон често няма достатъчно здравина, което ограничава неговата полезност.
Бетон с подобрено съхранение на CO2
Екипът на Северозападния университет използва нов процес на карбонизация на бетон, за да разреши тези предизвикателства в своята нова стратегия.
Първоначално газът CO2 е инжектиран във вода, която е смесена с малко цимент на прах, за разлика от инжектирането на CO2 при смесване на всички материали заедно. Тази газирана суспензия се комбинира с останалия цимент и частици, за да се създаде бетон, който, когато се произвежда, действително абсорбира CO2.
Карбонизираната циментова суспензия има много по-нисък вискозитет в сравнение с традиционната смес от вода, цимент и инертни материали, използвани за карбонизиране на пресен бетон. Това позволява бързо смесване и използва бързата кинетика на химичните реакции, водещи до образуването на минерали калциев карбонат.
„Резултатът е бетонов продукт със значителна концентрация на минерали калциев карбонат в сравнение с този, получен когато CO2 се инжектира в прясната бетонна смес“, казва Лория.
След тестване екипът открива, че здравината на техния газиран бетон се съревновава с издръжливостта на обикновения бетон. Типично ограничение на подходите за карбонизация е, че здравината често се компрометира от химичните реакции. Техните експерименти обаче показват, че всъщност може да е дори по-висока.
Изследователите казват, че констатациите подчертават, че въпреки добре познатата карбонизация на материали на базата на цимент, все още има потенциал за оптимизиране на усвояването на CO2 чрез по-добро разбиране на механизмите, включени в обработката на материалите.
Източник: InterestingEngineering
