O echipă de ingineri a creat un nou tip de beton, mai rezistent decât cel convențional, capabil să absoarbă dioxid de carbon direct din aer. Rezultatele, publicate în jurnalul științific Carbon Research, arată că doi aditivi naturali atent aleși îi pot oferi materialului un dublu rol: element de rezistență structurală și capcană activă pentru emisiile de CO₂.
Cercetătorii de la Mepco Schlenk Engineering College din India au dezvoltat amestecul ca posibilă soluție pentru materiale de construcție mai durabile. Abordarea lor răspunde unei probleme majore de mediu: creșterea nivelului de CO₂ din atmosferă, provocată în mare parte de folosirea combustibililor fosili și de producția de ciment.
Echipa, condusă de Srinivasan Revathi, s-a concentrat pe doi aditivi naturali. Primul este zeolitul, un mineral extrem de poros. Al doilea este biocharul din bambus, un material bogat în carbon. Ambele funcționează ca niște bureți microscopici: structura lor internă este străbătută de o rețea de canale fine, oferind o suprafață uriașă de contact pe care moleculele de gaz rămân blocate fizic.
Căutarea formulei optime: cum a fost testat amestecul M35
Cercetătorii au testat mai multe variante de beton de clasă M35, folosit frecvent în infrastructura pentru trafic moderat. În unele variante au înlocuit agregatul fin (nisipul) cu zeolit, în proporție de 25% sau 50%. În altele au înlocuit o parte din ciment cu biochar din bambus, în concentrații de 0,5%, 1% și 1,5%.
Pentru fiecare formulă au măsurat câteva proprietăți importante, printre care rezistența la compresiune, rezistența la rupere prin despicare, absorbția de apă și rezistența la impact. Cercetătorii căutau un amestec care să absoarbă mai mult CO₂ fără să slăbească betonul. Ideal ar fi fost ca betonul să devină, în același timp, mai rezistent.
O combinație s-a detașat de celelalte: amestecul cu 50% zeolit și 1% biochar din bambus, denumit ZB5, s-a comportat cel mai bine în ansamblu.
Rezistența lui la compresiune a atins 38,49 MPa, cu aproximativ 7,48% mai mult decât cea a betonului convențional. Rezistența la rupere prin despicare a ajuns la 4,39 MPa, cu 15% peste cea a amestecului standard.
Cercetătorii pun această rezistență suplimentară pe seama interacțiunii dintre structura aluminosilicatică a zeolitului și duritatea biocharului din bambus. Împreună, cele două materiale par să producă o matrice pe bază de ciment mai densă și mai durabilă.
Captarea CO₂ în camera de carbonatare
Rezistența a fost doar o parte a rezultatului. Amestecul ZB5 a arătat că poate absorbi și dioxid de carbon.
Plasat într-o cameră de carbonatare, un singur cub de testare a captat 1,2 grame de CO₂ pe zi. În 7 zile, gazul a pătruns 15 milimetri în adâncimea materialului.
Cercetătorii au pus această absorbție în legătură cu structura microporoasă a zeolitului și cu conținutul ridicat de carbon al biocharului din bambus. Datorită acestor proprietăți combinate, betonul poate fi în același timp material structural și mediu de captare a CO₂ din atmosferă.
Srinivasan Revathi, autoarea corespondentă, de la Departamentul de Inginerie Civilă, a comentat rezultatele: „Lucrarea noastră demonstrează o abordare cu dublu avantaj. Nu creăm doar un beton mai rezistent, ci transformăm un material de construcție obișnuit într-un instrument activ de remediere a mediului. Prin integrarea zeolitului și a biocharului din bambus, putem construi structuri care nu sunt doar rezistente, ci și curăță activ aerul de excesul de dioxid de carbon. Astfel se deschide calea către o infrastructură cu adevărat durabilă în zonele cu emisii ridicate, precum drumurile urbane și zonele industriale.”
De la asfalt la conducte: unde ar putea fi folosit noul beton
Rezultatele indică o posibilă nouă cale de a obține materiale de construcție neutre din punctul de vedere al emisiilor de carbon. Betonul realizat cu formula ZB5 ar putea fi deosebit de util în locurile unde concentrațiile de CO₂ sunt relativ ridicate.
Printre aplicațiile posibile se numără pavajele din beton, parapeții de beton pentru autostrăzi și conductele de canalizare. Aceste structuri și-ar putea păstra rolul tehnic obișnuit și ar capta, în plus, o parte din dioxidul de carbon din jur.
Cercetătorii avertizează totuși că lucrarea se află încă în faza de validare a conceptului. Materialul va avea nevoie de teste suplimentare înainte de a putea fi folosit pe scară largă.
Următoarea provocare: testul durabilității în afara laboratorului
Studiile viitoare vor urmări comportarea betonului pe perioade mai lungi, inclusiv dacă își păstrează durabilitatea și capacitatea de a absorbi CO₂.
Cercetătorii intenționează, de asemenea, să testeze alte forme de biochar și să evalueze amestecul în diferite clase de beton și de mortar. Vor verifica, în plus, dacă biocharul preînmuiat poate îmbunătăți și mai mult performanța amestecului.
Aceste experimente îi vor ajuta pe cercetători să stabilească dacă tehnologia poate fi folosită pe scară mai largă, în scop comercial și industrial. Dacă testele de anduranță confirmă rezultatele, cimentul — responsabil astăzi pentru o parte considerabilă a emisiilor industriale globale — ar putea da naștere unui material care funcționează invers: fiecare kilometru de parapet sau pavaj ar începe să absoarbă din aer gazul eliberat la fabricarea lui.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Pentru prima dată, oamenii de știință au observat cum sunetul efectuează salturi între stări cuantice
150.000 de tone de deșeuri radioactive au fost aruncate în Atlantic. Zeci de ani mai târziu, încă se poate vedea pericolul
Secretul unei vieți mai lungi ar putea fi ascuns în ADN-ul liliecilor: cum reacționează în fața cancerului
Prea mult ARN poate epuiza energia unei celule, au descoperit cercetătorii
