Επαναστατική μέθοδος δεσμεύει ως και 45% διοξειδίου του άνθρακα στο τσιμέντο

Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας ένα ανθρακούχο διάλυμα με βάση το νερό σε όλη τη διαδικασία παραγωγής. Η καινοτόμος μέθοδος παράγει σκυρόδεμα με απαράμιλλη αντοχή και ανθεκτικότητα και βοηθά στη δέσμευση του CO2 από το συνεχώς θερμαινόμενο περιβάλλον.

Η τεχνική πέτυχε αποτελεσματικότητα δέσμευσης CO2 έως και 45% σε εργαστηριακές μελέτες. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, η διαδικασία δέσμευε και αποθήκευε αποτελεσματικά σχεδόν το μισό CO2 που εισάγεται κατά την κατασκευή του σκυροδέματος.

Οι βιομηχανίες τσιμέντου και σκυροδέματος συμβάλλουν στο 8% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και η ομάδα αναμένει ότι η καινοτόμος προσέγγισή τους θα συμβάλει στην αντιστάθμιση αυτών των εκπομπών.

Το σκυρόδεμα είναι ένα από τα ευρύτερα χρησιμοποιούμενα υλικά στον κόσμο, δεύτερο μόνο μετά το νερό και αποτελεί βασικό συστατικό στις κατασκευές. Στην πιο βασική του μορφή, το σκυρόδεμα παράγεται με ανάμειξη νερού, χονδροειδών αδρανών (όπως χαλίκι), λεπτών αδρανών (όπως η άμμος) και τσιμέντου. Οι ερευνητές έχουν ερευνήσει διαφορετικές προσεγγίσεις για την αποθήκευση CO2 στο σκυρόδεμα από τη δεκαετία του 1970.

«Η ιδέα είναι ότι το τσιμέντο ήδη αντιδρά με το CO2. Γι' αυτό οι κατασκευές από σκυρόδεμα απορροφούν φυσικά το CO2. Αλλά, φυσικά, το απορροφούμενο CO2 είναι ένα μικρό κλάσμα του CO2 που εκπέμπεται από την παραγωγή του τσιμέντου που απαιτείται για τη δημιουργία σκυροδέματος», δήλωσε η Rotta Loria, επίκουρη καθηγήτρια Πολιτικής και Περιβαλλοντικής Μηχανικής στο Northwestern.

Κατά την κατασκευή σκυροδέματος, οι εργαζόμενοι εγχέουν αέριο CO2 στο μείγμα νερού, τσιμέντου και αδρανών υλικών. Ένα μέρος του CO2 που εισάγεται στο τσιμέντο αντιδρά για να σχηματίσει στερεούς κρυστάλλους ανθρακικού ασβεστίου. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η υψηλή κατανάλωση ενέργειας και η χαμηλή απόδοση δέσμευσης CO2 είναι εμπόδια σε αυτή τη διαδικασία. Επιπλέον, το σκυρόδεμα που προκύπτει συχνά στερείται αντοχής, γεγονός που περιορίζει τη χρησιμότητά του.

Η ομάδα του Northwestern χρησιμοποίησε μια νέα διαδικασία ενανθράκωσης σκυροδέματος για να λύσει τέτοιες προκλήσεις στη νέα στρατηγική της.

Αρχικά, το αέριο CO2 εγχύθηκε σε νερό που είχε αναμειχθεί με ένα μικροσκοπικό κομμάτι σκόνης τσιμέντου, σε αντίθεση με την έγχυση CO2 κατά τη διαδικασία ανάμειξης όλων των υλικών. Αυτό το ανθρακούχο εναιώρημα συνδυάστηκε με το υπόλοιπο τσιμέντο και τα σωματίδια για να δημιουργήσει σκυρόδεμα που, όταν κατασκευαζόταν, απορροφούσε επιπλέον CO2.

Το εναιώρημα ανθρακούχου τσιμέντου έχει πολύ χαμηλότερο ιξώδες σε σύγκριση με το παραδοσιακό μείγμα νερού, τσιμέντου και αδρανών που χρησιμοποιείται για την ανθρακοποίηση σκυροδέματος. Αυτό επιτρέπει τη γρήγορη ανάμειξη και αξιοποιεί την ταχεία κινητική των χημικών αντιδράσεων, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό ορυκτών ανθρακικού ασβεστίου.

Μετά από δοκιμή, η ομάδα ανακάλυψε ότι η αντοχή του ανθρακούχου σκυροδέματος συναγωνιζόταν την αντοχή του συνηθισμένου σκυροδέματος. Ένας τυπικός περιορισμός των προσεγγίσεων ενανθράκωσης είναι ότι η αντοχή συχνά υπονομεύεται από τις χημικές αντιδράσεις. Ωστόσο, τα πειράματά τους έδειξαν ότι η αντοχή μπορεί στην πραγματικότητα να είναι ακόμη μεγαλύτερη.

Οι ερευνητές λένε ότι τα ευρήματα υπογραμμίζουν ότι, παρά τη γνωστή ενανθράκωση των υλικών με βάση το τσιμέντο, εξακολουθεί να υπάρχει δυνατότητα βελτιστοποίησης της πρόσληψης CO2 με την καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών που εμπλέκονται στην επεξεργασία των υλικών.