Το σκυρόδεμα έχει πρόβλημα άνθρακα.

20/07/2022

Χρησιμοποιούμε περισσότερο σκυρόδεμα σήμερα από ό,τι χάλυβας, ξύλο, πλαστικό και αλουμίνιο μαζί. Ως το πιο δημοφιλές ανθρωπογενές υλικό στη Γη, είναι η δεύτερη πιο καταναλωμένη ουσία μετά το νερό - ωστόσο, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις του σκυροδέματος συχνά παραβλέπονται. Διαβάστε παρακάτω για να καταλάβετε γιατί οι εκπομπές του σκυροδέματος είναι τόσο προβληματικές και τι κάνουν οι επιστήμονες για να το μετριάσουν. 

Τι είναι το σκυρόδεμα;

Το σκυρόδεμα χρησιμοποιείται ευρέως ως δομικό υλικό για αιώνες, από το Κολοσσαίο στη Ρώμη που χρησιμοποιεί ηφαιστειακή άμμο ως κόλλα, μέχρι κατοικίες και ουρανοξύστες μεγαθήρια που χρησιμοποιούν το τσιμέντο Πόρτλαντ ως βασικό συστατικό του σύγχρονου σκυροδέματος.

Το τσιμέντο Portland, η πιο κοινή κόλλα που χρησιμοποιείται σε σκυρόδεμα, ενέματα και κονιάματα, εφευρέθηκε το 1824.
Το τσιμέντο Portland, η πιο κοινή κόλλα που χρησιμοποιείται σε σκυρόδεμα, ενέματα και κονιάματα, εφευρέθηκε το 1824.

Το σκυρόδεμα δεν είναι τόσο συγκεκριμένο υλικό όσο είναι μια κατηγορία υλικών. Είναι ο συνδυασμός άμμου, χαλικιού ή άλλου υλικού πλήρωσης με μια κόλλα - συνήθως τσιμέντο ή άλλο συνδετικό. Αυτό μπορεί στη συνέχεια να ενισχυθεί με χαλύβδινες δοκούς ή πλέγμα για να παρέχει αντοχή σε εφελκυσμό και ευκαμψία, με αποτέλεσμα μια στιβαρή και ανθεκτική δομή.

Γιατί είναι τόσο δημοφιλές;

Το σκυρόδεμα είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο δομικό υλικό στον κόσμο και δεν είναι δύσκολο να καταλάβει κανείς γιατί. Το σκυρόδεμα είναι ανθεκτικό, χαμηλής συντήρησης και ανθεκτικό στη φωτιά και στο νερό. Μπορεί να προστατεύσει τους ανθρώπους από τον άνεμο και τη βροχή και μπορεί να αντέξει σε ακόμη πιο ακραίες καιρικές συνθήκες — τις οποίες μπορούμε να δούμε να αυξάνονται δραματικά καθώς το κλίμα συνεχίζει να αλλάζει. 

Η κατασκευή κτιρίων από σκυρόδεμα δεν είναι τόσο φθηνή όσο το ξύλο ή ο χάλυβας, ωστόσο η απόλυτη αντοχή και ανθεκτικότητα του σκυροδέματος επιτρέπει αυτή τη διακύμανση να εξομαλύνεται με την πάροδο του χρόνου. Το σκυρόδεμα έχει επίσης την ευελιξία να χύνεται σε πλάκες ή καλούπια ως υγρό, να ενισχύεται με χάλυβα και στη συνέχεια να ωριμάζεται για να πήξει σε ένα στερεό υλικό. 

Το αποτύπωμα άνθρακα του σκυροδέματος

Η παραγωγή σκυροδέματος ευθύνεται για περίπου το 8% του παγκόσμιου CO2 οι εκπομπές - μια έντονη διαφορά από το 2.8% της αεροπορικής βιομηχανίας - και ο περιβαλλοντικός αντίκτυπός της εκτείνεται πολύ περισσότερο.

Περίπου 600 κιλά διοξειδίου του άνθρακα απελευθερώνονται για κάθε τόνο τσιμέντου που παράγεται.
Περίπου 600 κιλά διοξειδίου του άνθρακα απελευθερώνονται για κάθε τόνο τσιμέντου που παράγεται.

Αυτό το αποτύπωμα εκπομπής προέρχεται κυρίως από την παραγωγή τσιμέντου Portland, της κύριας κόλλας στο σκυρόδεμα. Το τσιμέντο κατασκευάζεται από εξορυσσόμενο ασβεστόλιθο (ανθρακικό ασβέστιο) που θερμαίνεται σε σχεδόν 1500 βαθμούς Κελσίου, ο οποίος παράγει κλίνκερ (οξείδιο του ασβεστίου, μια μορφή ασβέστη) και CO2. Αυτό το κλίνκερ αλέθεται και αναμιγνύεται με νερό και γύψο για να δημιουργηθεί τσιμέντο. 

Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις του σκυροδέματος μπορούν να διευρυνθούν ακόμη περισσότερο από το απλό CO2 εκπομπών. Ένα τέτοιο ζήτημα είναι το φαινόμενο της θερμικής νησίδας. Αυτό είναι το φαινόμενο όπου οι αστικοί χώροι είναι σημαντικά θερμότεροι από τις γύρω περιοχές λόγω του σκυροδέματος και της ασφάλτου που έχουν πολύ μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα και χαμηλότερη ανακλαστικότητα από το πράσινο. Αυτό έχει επιδεινώσει τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στις πόλεις.

Επιπλέον, η έννοια των «παγόβουνων» από σκυρόδεμα δείχνει πόσο περιχαρακωμένο είναι το σκυρόδεμα στο αστικό και προαστιακό μας τοπίο. Οι ανθεκτικές κατασκευές από σκυρόδεμα έχουν αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούμε με τη φύση. Φράγματα, τα οποία θα διαρκέσουν από δεκαετίες έως αιώνες, κατασκευάζονται για να ελέγχουν ποτάμια και λίμνες και μπορούν να εμποδίσουν την ανάπτυξη των οικολογικών συστημάτων. Αστικές υποδομές όπως εμπορικά κέντρα, πολυώροφα κτίρια και πάρκινγκ πολλαπλών επιπέδων παράγουν τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα στην κατασκευαστική διαδικασία και αποθηκεύουν άνθρακα με αμετάβλητο τρόπο, ο οποίος είναι δύσκολο να αποδομηθεί - και ακόμη πιο δύσκολο να απορριφθεί αποτελεσματικά.

Μερικές συγκεκριμένες λύσεις

Αλλαγές μπορούν να γίνουν τόσο στον τρόπο παραγωγής του σκυροδέματος όσο και στον τρόπο αλληλεπίδρασης με αυτό στην κατασκευή αστικών χώρων. Ως σημείο εκκίνησης, η χρήση των πιο πρόσφατων τεχνολογιών μπορεί να βελτιστοποιήσει τη διαδικασία παραγωγής για να ελαχιστοποιήσει τη σπατάλη ενέργειας και τα αντιδρώντα. Το να είστε κριτικοί και συγκεκριμένοι σχετικά με την ποσότητα σκυροδέματος που απαιτείται σε ένα έργο και να χρησιμοποιείτε λιγότερο όπου είναι δυνατόν είναι επίσης πολύ αποτελεσματικό. Ωστόσο, η αλλαγή των διαδικασιών δεκαετιών για πιο βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις θα μπορούσε επίσης να αποδειχθεί χρήσιμη όπου το σκυρόδεμα εξακολουθεί να είναι η καλύτερη επιλογή.

Ορισμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις του σκυροδέματος μπορούν να μετριαστούν με απλή χρήση λιγότερων, υπέρ υλικών που παράγουν λιγότερες εκπομπές, είναι πιο εύκολα ανακυκλώσιμα και μπορούν να μειώσουν το φαινόμενο της αστικής «θερμικής νησίδας».
Ορισμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις του σκυροδέματος μπορούν να μετριαστούν με απλή χρήση λιγότερων, υπέρ υλικών που παράγουν λιγότερες εκπομπές, είναι πιο εύκολα ανακυκλώσιμα και μπορούν να μειώσουν το φαινόμενο της αστικής «θερμικής νησίδας».

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο μπορεί να έχουν βρει έναν τρόπο να εξουδετερώσουν την παραγωγή άνθρακα από την παραγωγή σκυροδέματος με ασβεστόλιθο βιολογικής προέλευσης. Ορισμένα είδη μικροφυκών μπορούν να δημιουργήσουν ανθρακικό ασβέστιο ως προϊόν φωτοσύνθεσης, το οποίο απορροφά το διοξείδιο του άνθρακα στη διαδικασία. Αυτό μπορεί στη συνέχεια να αλεσθεί όπως ο ασβεστόλιθος και να θερμανθεί για να φτιάξει κλίνκερ για τσιμέντο. Ωστόσο, αυτό μπορεί να γίνει ακόμη πιο αποτελεσματικό εάν η ίδια η παραγωγή κλίνκερ μειώσει το CO2 παραγωγή. Εναλλακτικά καύσιμα όπως το υδρογόνο ή τα βιοκαύσιμα μπορούν να μειώσουν τον άμεσο αντίκτυπο της καύσης ορυκτών καυσίμων. 

Επιπλέον, μηχανικοί από το Cambridge έχουν επινοήσει μια μέθοδο που επαναχρησιμοποιεί το παλιό σκυρόδεμα το οποίο διαφορετικά θα πήγαινε σε χωματερή. Οι μηχανικοί διαπίστωσαν ότι το χρησιμοποιημένο τσιμέντο είναι χημικά παρόμοιο με τη ροή ασβέστη που χρησιμοποιείται στις μονάδες ανακύκλωσης χάλυβα. Η διαδικασία χρησιμοποιεί παλιό τσιμέντο αντί της ροής ασβέστη το οποίο, μετά την ανακύκλωση του χάλυβα, σχηματίζει μια σκωρία σχεδόν ίδια με το κλίνκερ. Αυτό μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή νέου τσιμέντου ξανά και ξανά. Το αδρανή μπορεί επίσης να επαναχρησιμοποιηθεί από παλιό σκυρόδεμα, επιτρέποντας σημαντικά λιγότερα απόβλητα πετρωμάτων και άμμου και λιγότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις εάν η διαδικασία ανακύκλωσης τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Chemwatch είναι εδώ για να σας βοηθήσει

Ανησυχείτε για τις χημικές σας διαδικασίες; Είμαστε εδώ για να βοηθήσουμε. Στο Chemwatch έχουμε μια σειρά από ειδικούς που εκτείνονται σε όλους χημική διαχείριση πεδία, από την αποθήκευση χημικών έως την Εκτίμηση Κινδύνων έως τη χαρτογράφηση θερμότητας, την ηλεκτρονική μάθηση και πολλά άλλα. Επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα για να μάθετε περισσότερα στο sa***@ch*******.net. 

Πηγές:

Γρήγορη διερεύνηση

Ως επιστήμονες που εξελίσσονται με την τεχνολογία, αντιμετωπίζουμε την καινοτομία ως τρόπο ζωής, μια ζωή που αφιερώνουμε στη βελτίωση και την προώθηση της ασφάλειας, της υγείας και του περιβάλλοντος.
© Copyright Chemwatch