Grøn Beton

At beskytte det byggede miljø mod naturens kræfter med dæmninger og strandvolde er vigtigt arbejde (se Saving Holland) , som det er at beskytte det naturlige miljø fra den konstruerede verden. Men ingeniøren fra det 21. århundrede bør også se på naturen som en stærk designpartner og en kilde til bæredygtige løsninger. Et godt sted at begynde er ved at studere den måde, naturlige materialer er konstrueret på i nanoskala og hente inspiration fra dem, mens vi konstruerer vores egne materialer. Tag for eksempel civilingeniørens foretrukne byggemateriale: beton, det ældste konstruerede byggemateriale og et af de mest brugte materialer på jorden, næst efter vand.





Hvert år fremstilles 1,89 milliarder tons cement - den primære komponent i beton - nok til at producere en kubikmeter beton for hver person i live. Desværre er cement en vigtig kilde til atmosfærisk kuldioxid - hovedsagelig fordi det er lavet ved at brænde fossilt brændstof for at opvarme et kalksten og lerpulver til 1.500 °C, hvilket ændrer dets molekylære struktur. Når cementpulveret senere blandes med vand og grus, frigives den investerede energi til kemiske bindinger, der danner calciumsilikathydrater - den lim, der binder gruset til beton. Produktionen af ​​cement tegner sig for anslået 7 til 8 procent af alle menneskeskabte kuldioxidemissioner.

Anden Jord

Denne historie var en del af vores juli-udgave 2007

  • Se resten af ​​problemet
  • Abonner

Hvis vi kan konstruere en ny cement, hvis fremstilling kun producerer halvt så meget kuldioxid, vil vi opnå en betydelig reduktion i de samlede kuldioxidemissioner. Og menneskeknogler kunne vise os, hvordan man gør det.



Cementens styrke kommer i høj grad fra den måde, hvorpå calciumsilikathydraterne selv samler sig til partikler, der pakker sammen med den højest mulige tæthed for sfæriske genstande. Menneskelig knogle – eller mere præcist apatitmineralerne i knogler – opnår en meget lignende pakningstæthed på nanoskala, men alligevel fremstilles den ved kropstemperatur uden nævneværdig frigivelse af kuldioxid. På nanoskalaen har knogler meget til fælles med beton: den består hovedsageligt af calcium; dens styrke viser en betydelig friktionskomponent; og kollagenproteiner hjælper med at forstærke det, ligesom stålstænger forstærker beton.

Med knogler tager hydreringen og hærdningen af ​​apatitmineralerne naturligvis en måned eller deromkring, mere tid, end vi har råd til på byggepladser. Men hvis vi kan finde en måde at efterligne processen og fremskynde den, kunne vi kopiere den til at skabe et nyt byggemateriale.

Dette er kun et eksempel på forskning, der trækker på de ubegrænsede designs, der tilbydes af den naturlige verden - og udvinder grundlæggende ingeniørprincipper fra dem.



Franz-Josef Ulm, ekspert i materialer, er professor i MIT's afdeling for civil- og miljøteknik.

skjule