Kako su Japanci napravili blokove za gradnju uz pomoć građevinskog otpada i CO2?

Proces je uključivao mlevenje starog betona u prah, reakciju sa CO2 iz vazduha, presovanje u slojevima u kalupu i na kraju zagrevanje kako bi se formirao novi blok. Naučnici planiraju da uz pomoć ovog materijala izgrade dvospratnu kuću do 2030. godine, prenosi Cirkularna ekonomija.

Ova tehnika može ponuditi način za reciklažu starih materijala dok se istovremeno zarobljava ugljen-dioksid u procesu. Blokovi bi se teoretski mogli ponovo praviti iznova kroz isti proces.

Kako je sve počelo

Pre nekoliko godina, istraživači su razvili novu vrstu betona, koja je imala potencijal da smanji emisiju gasova sa efektom staklene bašte i ponovo iskoristi otpad iz građevinske industrije.

Projekat je nazvan C4S, što znači Sistem cirkulacije kalcijum-karbonata za građevinarstvo, i predvodili su ga istraživači sa Odeljenja za arhitekturu na Univerzitetu u Tokiju, profesor Takafumi Noguči, kao projektni menadžer, sa profesorom Ipei Marujamom koji je bio zadužen za razvoj materijala.

Zajedno sa timom, razvili su metodu za kombinovanje starog betona sa ugljen-dioksidom, preuzetim iz vazduha ili industrijskih izduvnih gasova, kako bi stvorili novi, izdržljivi materijal nazvan kalcijum-karbonatni beton. Međutim, nastali blokovi su bili dugi samo nekoliko centimetara.

Sada su podigli ovu tehnologiju na viši nivo.

– Možemo napraviti kalcijum-karbonatne betonske cigle dovoljno velike i jake za izgradnju običnih kuća i trotoara. Ovi blokovi teoretski mogu biti korišćeni polutrajno kroz ponovljeno drobljenje i ponovnu izradu, proces koji zahteva relativno malu potrošnju energije. Sada se beton iz starih zgrada može smatrati vrstom urbanog rudnika za stvaranje novih zgrada – rekao je Marujama.

Rezerve krečnjaka su ograničene

Krečnjak je ključni sastojak u portland cementu, koji se obično koristi za pravljenje betona. Ova stena obezbeđuje izdržljivost i čvrstinu, dok poboljšava obradivost. Međutim, rezerve krečnjaka su ograničene, i u nekim zemljama više nego u drugim, poput Japana. Dakle, pažnja se preusmerava sa stvaranja novih materijala na održavanje i ponovnu upotrebu onoga što je već dostupno.

– Pokušavamo da razvijemo sisteme koji mogu doprineti cirkularnoj ekonomiji i karbonskoj neutralnosti. U Japanu je trenutna potražnja za građevinskim materijalom manja nego u prošlosti, pa je sada pravo vreme za razvoj nove vrste građevinskog biznisa, dok istovremeno unapređujemo razumevanje ovog vitalnog materijala kroz naša istraživanja – objasnio je Maruyama.

Kako funkcioniše proces

Srušeni beton iz školske zgrade je smrvljen u fini prah, prosejan i zatim karbonizovan tokom tri meseca. Karbonizacija je obično spor, prirodan proces koji se dešava kada jedinjenja u betonu, kao što su portlandit i kalcijum-silikat-hidrat, reaguju sa CO2 iz vazduha da bi formirali kalcijum-karbonat. Istraživači su izveli ubrzanu verziju ovog procesa kako bi ponovo stvorili isti tip betona kakav se nalazi u starijim zgradama. Ovo je urađeno da bi se testiralo da li i dalje mogu napraviti čvrste nove blokove čak i od starijeg betona.

Karbonizovani prah je zatim presovan sa rastvorom kalcijum-bikarbonata i osušen. U svom prethodnom eksperimentu, tim je stvorio kalcijum-karbonatni beton tako što je sipao rastvor bikarbonata kroz karbonizovani betonski prah i zagrevao ga. U ovoj ažuriranoj verziji, pored zagrevanja materijala, tim je izgradio beton u slojevima u kalupu, koji je postao kompaktniji pod pritiskom. Otkrili su da je to poboljšalo čvrstinu blokova.

– Kao deo C4S projekta, planiramo da izgradimo pravu dvospratnu kuću do 2030. godine. U narednih nekoliko godina, takođe planiramo prelazak na pilot postrojenje, gde možemo poboljšati efikasnost proizvodnje i industrijsku primenu, i raditi na stvaranju mnogo većih građevinskih elemenata, dok se približavamo komercijalnoj dostupnosti ovog materijala – rekao je Maruyama.