Hvad skete der med grøn beton?

I 2010 citerede denne publikation mere miljøvenlig beton som en af ​​årets 10 gennembrudsteknologier (se TR10: Grøn beton). I betragtning af at verdens appetit på beton bidrager med omkring 5 procent af de globale kuldioxidemissioner, kan påvirkningen være enorm. Men er ideen blevet af nogen steder?

Beton, der hovedsageligt er lavet af flyveaske, udstøbes i Middletown, Ohio, i 2013.

Kulstoffangst

For fem år siden var Novacem, et firma udvundet af Imperial College London, i spidsen for grøn cement. Virksomhedens chefforsker, Nikolaos Vlasopoulos, havde opdaget en måde at erstatte Portland cement - bindematerialet i beton - med et magnesiumoxidmateriale. Dette materiale fangede kuldioxid i sin struktur, når det blev blandet med vand, og kuldioxiden og magnesium dannede carbonater, der styrkede cementen. Materialet krævede ikke kalksten, som frigiver kulstof, når det opvarmes under cementfremstillingsprocessen.

På trods af materialets løfte kunne Novacem ikke rejse nok midler. Vlasopoulos siger, at finanskrisen, der begyndte i 2008, gjorde det svært at tiltrække investorer. Virksomheden solgte sin intellektuelle ejendom til Australien Calix og blev likvideret i september 2012. Vlasopoulos arbejder nu hos cementgiganten Lafarge.

En grøn-beton-virksomhed kaldet Calera er stadig aktiv, men den forfølger ikke længere sin idé om at blande kulstof i Portland-cement. Calera demonstrerede denne teknologi på fortove for et par år siden, men den fandt mere værdi i at bruge materialet til at lave fibercementplader, der bruges i badeværelsesfliser eller udvendig sidebeklædning, siger virksomhedens driftschef og præsident, Martin Devenney. Calera driver et pilotanlæg, der producerer op til to tons cement fra kuldioxid og industriaffald om dagen, og binder omkring fire tiendedele af et ton kuldioxid i hvert ton af materialet. Virksomheden planlægger at begynde at producere pladerne kommercielt i år, men forventer, at opskalering af teknologien vil tage flere år.

Nogle andre virksomheder har gjort fremskridt i retning af grønnere cement. Carbon Cure , baseret i Halifax, Nova Scotia, og Solidia teknologier , baseret i New Jersey, tager to forskellige tilgange.

CarbonCure sælger en teknologi, der injicerer kuldioxid opsamlet fra industrielle processer i Portland cement sammen med vand. De faste stoffer, der dannes i denne proces, kan forbedre materialets styrke med 10 til 20 procent, siger virksomhedens CTO, Kevin Cail. Omkring 20 bygningsinstallationer har brugt blokke lavet med CarbonCures proces, siden den blev kommercialiseret i 2013, siger Cail. To nylige projekter i Miami har sparet mere end 2.700 tons kuldioxid, så meget som 125.000 træer absorberer på et år, siger Jennifer Wagner, virksomhedens vicepræsident for bæredygtighed.

Men kulstofaftrykket for hver blok reduceres typisk kun med 5 procent. Hvis et cementanlæg ikke binder sin egen kuldioxid (og de fleste ikke gør det), skal gassen bringes ind fra andre kilder. Processen er heller ikke mobil endnu, så den kan ikke bruges til on-demand-applikationer som udfyldning af indkørsler. En version, der kan bruges på byggepladser, kommer inden for de næste par måneder, siger Cail.

Solidia teknologier , grundlagt i 2008, udvikler stadig sin teknologi til at binde kuldioxid i beton, men den har støtte fra store virksomheder som Lafarge og fra det amerikanske transportministeriums Federal Highway Administration. Teknologien, der først blev udviklet på Rutgers University, går ud på at blande et cementpulver med sand og derefter fylde åbne rum med vand og kuldioxid. Cementen reagerer med kuldioxiden og danner calciumcarbonat og silica, som hærder materialet til beton. Betonen kan være 10 til 25 procent stærkere end nutidens materialer, siger Solidias administrerende direktør, Tom Schuler, og den vil være mere modstandsdygtig over for revner i miljøer, hvor frysning og optøning er almindelige.

Mere med mindre

Lagring af kuldioxid i cement er ikke den eneste måde at forbedre materialets miljømæssige fodaftryk på.

MIT's Concrete Sustainability Hub har vist, hvordan nanoteknik kan gøre beton dobbelt så modstandsdygtig over for brud uden væsentligt at ændre vægten eller den kemiske sammensætning, siger laboratoriets direktør, Franz-Josef Ulm. Dette ville give producenterne mulighed for at bruge mindre beton i den samlede byggeproces uden at ofre styrke. Fundet dukkede op i Naturkommunikation sidste år.

En anden tilgang er at ændre betonens egenskaber ved at tilføje materialer som flyveaske, et biprodukt af afbrænding af kul. Det materiale er blevet tilsat beton i små mængder i årtier, men CeraTech , et firma uden for Washington, D.C., laver beton, der er 95 procent flyveaske. Den bruger halvt så meget vand som den Portland-cement, den erstatter og holder op til tre gange længere, siger Mark Wasilko, virksomhedens executive vice president. Materialet er lavet gennem en kemisk reaktion i stedet for at blive bagt i en ovn. CeraTech retter produktet mod olie- og gasselskaber, der har brug for materialer med termisk og korrosionsbestandighed. Sefa-gruppen har i mellemtiden udviklet en proces til fremstilling af beton med flyveaske taget fra jorden ud over det, der kan opfanges fra kulfyrede kraftværker. Denne teknik kan hjælpe med at rense lossepladser og damme fyldt med aske, der har siddet i årevis.

Takeaway:

Beton, der er bedre for miljøet, bliver i dag brugt i små skalaer. Men overordnet set har opskriften på beton ikke ændret sig for meget. Selvom Portland Cement Association, en branchegruppe, påpeger, at opgraderede fabrikker og processer har hjulpet industrien med at forbedre sin energieffektivitet med 40 procent siden 1970'erne, vil nye teknologier være nødvendige for at flytte nålen betydeligt mere.

Har du et stort spørgsmål? Send forslag til [email protected].

skjule