Beton ma konkurenta. Nowy materiał dosłownie pożera CO2
Naukowcy opracowali materiał, który zamiast emitować dwutlenek węgla, wiąże go w swojej strukturze. To bezapelacyjny cios w dominację betonu.
Beton przez dekady był oczywistą odpowiedzią na pytanie, z czego budować miasta. Teraz dorobił się wyjątkowo groźnego konkurenta. Zespół z Worcester Polytechnic Institute przedstawia enzymatyczny materiał konstrukcyjny, który nie tylko powstaje szybciej i przy niższym zużyciu energii niż beton, ale jeszcze w czasie produkcji wiąże dwutlenek węgla. Naukowcy mówią wprost: jeśli choć część globalnego budownictwa przesiądzie się na takie rozwiązania, wpływ na klimat może być ogromny.
Beton jako klimatyczny problem, nie tylko rozwiązanie
Beton to bezsprzecznie fundament współczesnej cywilizacji. Ma jednak ciemną stronę, o której coraz częściej mówią inżynierowie: jego produkcja odpowiada aż za blisko 8 proc. światowej emisji dwutlenku węgla. Wynika to przede wszystkim z wypalania klinkieru cementowego w bardzo wysokich temperaturach, co wymaga gigantycznych ilości energii i uwalnia CO2 zarówno z paliw, jak i samej skały wapiennej.
Zespół kierowany przez profesora Nimę Rahbara podszedł do problemu od drugiej strony. Zamiast łatać beton kolejnymi zielonymi dodatkami, postanowiono zaprojektować materiał od zera tak, aby emisji nie tylko unikał, ale wręcz je kompensował. Tak powstał enzymatyczny materiał konstrukcyjny, czyli ESM – strukturalny kompozyt, który ma ambicję stać się nowym standardem zrównoważonego budownictwa.
Jak działa materiał, który zamienia CO2 w minerały?
Jak czytamy w artykule opublikowanym przez zespół, sercem ESM jest enzym, czyli białko przyspieszające konkretne reakcje chemiczne. W tym przypadku chodzi o proces, w którym dwutlenek węgla wytrącany jest w postaci stałych minerałów. W uproszczeniu: gaz, który dziś ucieka do atmosfery i podkręca efekt cieplarniany, w nowym materiale zostaje uwięziony w formie mikroskopijnych cząstek mineralnych.
Z tych cząstek budowana jest potem właściwa struktura konstrukcyjna. Materiał nie wymaga wypalania w piecach ani wielodniowego sezonowania. Ziarna mineralne są łączone i utwardzane w łagodnych warunkach – bez ekstremalnych temperatur, przy znacznie niższych nakładach energetycznych. Cały proces jest inspirowany naturą, która od milionów lat tworzy twarde struktury, takie jak muszle czy szkielety koralowców, w niskich temperaturach i z udziałem enzymów.
W efekcie w ciągu zaledwie kilku godzin można uzyskać elementy o zadanym kształcie – od płyt po belki. Tam, gdzie beton potrzebuje tygodni na pełne związanie i osiągnięcie docelowej wytrzymałości, ESM wystarcza ułamek tego czasu.
Szybkie wiązanie, możliwość regulowania wytrzymałości i recykling
Nowy materiał ma jeszcze jedną cechę, która czyni go atrakcyjnym dla branży budowlanej: parametry można dostosować do aktualnych potrzeb. Badacze z WPI podkreślają, że wytrzymałość ESM da się ją regulować w zależności od planowanego zastosowania. Jedna receptura będzie lepsza do lekkich paneli ściennych, inna do bardziej obciążonych elementów stropów.
ESM utwardza się szybko, co w praktyce oznacza, że linia produkcyjna może wypuszczać gotowe komponenty w cyklu godzin, a nie dni. To ważne zwłaszcza w sytuacjach, gdzie liczy się czas, np. przy budowie modułowych obiektów, tymczasowych konstrukcji czy zabudowy w miejscach dotkniętych klęskami żywiołowymi.
Przeczytaj także:
Atutem jest również możliwość naprawy i ponownego wykorzystania. Zamiast zrywać całe połacie materiału i wysyłać je na wysypisko, uszkodzone elementy można reperować lub rozebrać i wykorzystać ponownie jako surowiec. W świecie, w którym góry odpadów budowlanych rosną szybciej niż nowe osiedla, taka odwracalność konstrukcji staje się coraz ważniejszym kryterium.
Do zastąpienia betonu na całym świecie droga jest oczywiście daleka, ale kierunek jest jasny. Jeżeli ESM i podobne materiały trafią choćby do części projektów, to budownictwo przestanie być jedynie problemem klimatycznym, a zacznie stawać się częścią rozwiązania. Beton po raz pierwszy od dekad ma rywala, który nie tylko dorównuje mu funkcjonalnością, ale wygrywa tam, gdzie do tej pory przegrywaliśmy wszyscy: w bilansie dwutlenku węgla.
