Биоуголь и сточные воды помогли создать углеродно-отрицательный бетон

Исследователи из Университета штата Вашингтон разработали новую формулу бетона с отрицательным содержанием углерода, который имеет практически такую же прочность, как обычный бетон. По новой технологии бетон был пропитан биоуглем, разновидностью древесного угля, получаемого из органических отходов. А биоуголь в свою очередь может поглощать до 23% своего веса углекислого газа из воздуха, сохраняя при этом прочность обычного цемента.

Эта новая технология может значительно сократить выбросы углекислого газа в бетонной промышленности, которая является одной из наиболее энергоемких и углеродоемких отраслей обрабатывающей промышленности. Результаты исследования, проведенного под руководством доктора Чжипэн Ли, опубликованы в журнале Materials Letters.

По данным ученых, ежегодно в мире производится более 4 миллиардов тонн бетона, в результате чего на производство цемента приходится около 8% от общего объема выбросов углекислого газа от всей деятельности человека во всем мире. Предыдущие попытки добавления биоугля в цемент приводили к значительному снижению прочности получаемого бетона, но исследователи из WSU обнаружили, что 28-дневная обработка биоугля в сточных водах для промывки бетона позволяет добавлять до 30% биоугля в цементную смесь, сохраняя при этом прочность на сжатие около 900 кг на квадратный сантиметр.

Как отметил профессор кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды WSU Сяньмин Ши, хитрость этого процесса заключается в «межфазной инженерии», или в том, как проектируются границы раздела в бетоне.

— Мы стремимся найти новые способы направить потоки отходов на полезное использование в бетоне; как только мы определим эти потоки отходов, следующим шагом будет посмотреть, как мы можем взмахнуть волшебной палочкой химии и превратить их в ресурс, — сказал Ши.

Вода для промывки бетона, используемая в этом процессе, обычно является проблемным отходом производства бетона, но исследователи обнаружили, что высокощелочные сточные воды, содержащие много кальция, на самом деле являются ценным источником кальция. Они использовали кальций, чтобы вызвать образование кальцита, который укрепляет биоуголь и, в конечном счете, бетон, содержащий биоуголь.

Чтобы коммерциализировать эту технологию, исследователи подали предварительную заявку на патент на свою работу с отрицательным содержанием углерода в бетоне.