Betoni, maailman eniten käytetty materiaali, on vastuussa lähes 8 %:sta maailman CO₂-päästöistä. Northwesternin yliopiston tiimi ehdottaa uutta ratkaisua: käyttää sähköä ja merivettä valmistamaan hiekan ja soran korvikkeita, jotka pystyvät sitomaan hiilidioksidia kestävästi.
Tutkijat ovat kehittäneet kiinteitä materiaaleja, jotka perustuvat CO2:een ja joita voidaan käyttää betonissa hiekkaa ja/tai soraa korvaamaan. Niitä voitaisiin myös käyttää sementin, laastin ja maalin valmistamiseen, jotka ovat tärkeitä viimeistelyjä rakennusympäristössä.
Inspiraatio meriltä
Menetelmä saa inspiraationsa simpukoiden ja koralliriuttojen muodostumisesta. Kun meriveteen, joka on rikastettu CO₂:lla, kohdistetaan sähkövirta, tutkijat saavat aikaan kiinteiden mineraalien, kuten kalsiumkarbonaatin, muodostumisen.
Nämä kemialliset reaktiot jäljittelevät nopeutettuna luonnollista prosessia, joka geologiassa kestää tuhansia vuosia. Tutkijat voivat säätää saatujen materiaalien rakennetta ja tiheyttä muuttamalla virran voimakkuutta tai injektoidun CO₂:n määrää.
Advanced Sustainable Systems -julkaisussa julkaistujen tutkimusten mukaan nämä synteettiset mineraalit varastoivat jopa puolet painostaan CO₂:ta. Niiden koostumus, joka on lähellä kalkkikiveä, tekee niistä ihanteellisia ehdokkaita hiekan korvaamiseen betonissa.
Suurten mittakaavojen sovellukset
Cemexin kanssa yhteistyössä tutkijat ovat osoittaneet, että näitä materiaaleja voidaan käyttää myös sementin, pinnoitteiden tai maalien perustana. Niiden tuotanto tuottaa samalla vetyä, joka on arvokasta puhdasta energiaa.
Lähestymistapa välttää hiekan kaivamista, jonka maailmanlaajuinen kysyntä uhkaa merellisiä ja jokivesiekosysteemejä. Moduulireaktoreita voitaisiin asentaa lähelle rannikkosementtejä teollista integrointia varten.
Tiimin laskelmien mukaan yksi tonni tätä materiaalia varastoisi yli 500 kg CO₂:ta. Toisin kuin geologinen varastointi, tämä menetelmä antaa toisen elämän hiilidioksidille, joka on vangittu hyödyllisiksi rakennustuotteiksi.
Lisätietoja: Miten CO₂-mineralisaatio toimii?
Tämä kemiallinen prosessi muuttaa hiilidioksidin vakaiksi mineraaleiksi. Merivedessä kalsium- ja magnesiumionit reagoivat liuennut CO₂:n kanssa sähkövirran vaikutuksesta.
Reaktio tuottaa pääasiassa kalsiumkarbonaattia, joka on identtinen simpukoiden kanssa. Toisin kuin nestemäiset hiilidioksidin talteenottoratkaisut, nämä kiinteät aineet eivät aiheuta vuotoriskiä.
Tämä tekniikka eroaa perinteisestä betonin karbonoinnista, joka sitoo vain 5–10 %:a sen valmistuksessa syntyvästä CO₂:sta. Tässä materiaalista tulee hiilensitoja jo ennen sen käyttöä.