Obecnie używamy więcej betonu niż stali, drewna, plastiku i aluminium razem wziętych. Jako najpopularniejszy materiał wytworzony przez człowieka na Ziemi, jest drugą najczęściej spożywaną substancją po wodzie, jednak często pomija się wpływ betonu na środowisko. Czytaj dalej, aby zrozumieć, dlaczego emisje betonu są tak problematyczne i co robią naukowcy, aby to złagodzić.
Beton był szeroko stosowany jako materiał budowlany od wieków, od Koloseum w Rzymie, w którym jako klej zastosowano piasek wulkaniczny, po domy mieszkalne i gigantyczne drapacze chmur, które wykorzystują cement portlandzki jako kluczowy składnik współczesnego betonu.
Beton to nie tyle specyficzny materiał, ile klasa materiałów. Jest to połączenie piasku, żwiru lub innego materiału wypełniającego z klejem – zwykle cementem lub innym środkiem wiążącym. Można je następnie wzmocnić stalowymi belkami lub siatką, aby zapewnić wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność, co daje solidną i trwałą konstrukcję.
Beton jest najczęściej używanym materiałem budowlanym na świecie i nietrudno zrozumieć, dlaczego. Beton jest trwały, łatwy w utrzymaniu oraz odporny na ogień i wodę. Może chronić ludzi przed wiatrem i deszczem, a także może wytrzymać jeszcze bardziej ekstremalne warunki pogodowe – których obserwujemy dramatyczny wzrost wraz ze zmianami klimatu.
Budowa budynków z betonu nie jest tak tania jak drewno czy stal, jednak sama wytrzymałość i trwałość betonu pozwala z czasem wyrównać tę zmienność. Beton ma również elastyczność, dzięki czemu można go wlewać do płyt lub form w postaci cieczy, wzmocnić stalą, a następnie utwardzić, aby zastygnąć w twardy jak skała materiał.
Produkcja betonu odpowiada za około 8% globalnego CO2 emisje — wyraźna różnica w stosunku do 2.8% przemysłu lotniczego — a ich wpływ na środowisko wykracza daleko poza.
Ten ślad emisyjny pochodzi głównie z produkcji cementu portlandzkiego, podstawowego kleju w betonie. Cement wytwarzany jest z wydobywanego wapienia (węglanu wapnia) podgrzanego do prawie 1500 stopni Celsjusza, z którego powstaje klinkier (tlenek wapnia, forma wapna) i CO2. Ten klinkier jest mielony i mieszany z wodą i gipsem w celu wytworzenia cementu.
Wpływ betonu na środowisko można rozszerzyć nawet dalej niż tylko CO2 emisje. Jedną z takich kwestii jest efekt wyspy ciepła. Jest to zjawisko polegające na tym, że przestrzenie miejskie są znacznie cieplejsze niż otaczające je tereny ze względu na beton i asfalt, które mają znacznie wyższą pojemność cieplną i niższy współczynnik odbicia niż zieleń. Pogorszyło to skutki zmian klimatycznych w miastach.
Dodatkowo koncepcja betonowych „gór lodowych” pokazuje, jak głęboko zakorzeniony jest beton w naszym miejskim i podmiejskim krajobrazie. Trwałe konstrukcje betonowe zmieniły sposób, w jaki wchodzimy w interakcję z naturą. Tamy, które przetrwają dziesięciolecia, a nawet stulecia, są wznoszone w celu kontrolowania rzek i jezior i mogą uniemożliwić rozwój systemów ekologicznych. Infrastruktura miejska, taka jak centra handlowe, wieżowce i wielopoziomowe parkingi, wszystkie wytwarzają ogromne ilości dwutlenku węgla w procesie budowy i magazynują węgiel w niezmienny sposób, który jest trudny do rozebrania – a jeszcze trudniejszy do skutecznego usunięcia.
Zmiany można dokonać zarówno w sposobie wytwarzania betonu, jak i interakcji z nim w konstruowaniu przestrzeni miejskich. Jako punkt wyjścia, wykorzystanie najnowszych technologii może zoptymalizować proces produkcyjny, aby zminimalizować marnowanie energii i reagentów. Krytyczne i szczegółowe określenie ilości betonu wymaganego w projekcie oraz zużywanie mniejszej ilości tam, gdzie to możliwe, jest również bardzo skuteczne. Jednak zmiana kilkudziesięcioletnich procesów na bardziej zrównoważone alternatywy może również okazać się przydatna tam, gdzie beton jest nadal najlepszą opcją.
Naukowcy z University of Colorado mogli znaleźć sposób na zneutralizowanie emisji dwutlenku węgla w produkcji betonu za pomocą wapienia pozyskiwanego biologicznie. Niektóre gatunki mikroalg mogą wytwarzać węglan wapnia jako produkt fotosyntezy, który w procesie pochłania dwutlenek węgla. Można go następnie zmielić jak wapień i podgrzać, aby uzyskać klinkier na cement. Można to jednak uczynić jeszcze bardziej efektywnym, jeśli sama produkcja klinkieru zmniejszy jego CO2 wyjście. Paliwa alternatywne, takie jak wodór lub biopaliwa, mogą zmniejszyć bezpośredni wpływ spalania paliw kopalnych.
Dodatkowo inżynierowie z Cambridge opracowali metodę, która pozwala na ponowne wykorzystanie starego betonu, który w przeciwnym razie trafiłby na wysypisko śmieci. Inżynierowie odkryli, że zużyty cement jest chemicznie bardzo podobny do topnika wapiennego używanego w zakładach recyklingu stali. W procesie wykorzystuje się stary cement zamiast topnika wapiennego, który po recyklingu stali tworzy żużel prawie identyczny z klinkierem. To może być następnie wykorzystane do wielokrotnego wytwarzania nowego cementu. Kruszywo można również ponownie wykorzystać ze starego betonu, co pozwala na znacznie mniej odpadów skał i piasku oraz mniejszy wpływ na środowisko, jeśli proces recyklingu jest zasilany energią odnawialną.
Martwisz się o swoje procesy chemiczne? Jesteśmy tutaj aby pomóc. Na Chemwatch mamy wielu ekspertów obejmujących wszystko zarządzanie chemikaliami dziedzin, od przechowywania chemikaliów po ocenę ryzyka, mapowanie cieplne, e-learning i nie tylko. Skontaktuj się z nami już dziś, aby dowiedzieć się więcej na sa***@ch**********.net.
Źródła:
