بتن به دلیل استحکام بالا و هزینه کم یکی از رایج ترین مصالح ساختمانی روی زمین بوده اما همچنین یکی از بزرگترین منابع انتشار دی اکسید کربن است. مهندسان دانشگاه ایالتی واشنگتن (WSU) روش جدیدی را برای ساخت بتن ابداع کرده اند که کربن بیشتری نسبت به انتشار آن جذب می کند.

به گزارش سیناپرس، فرآیند ساخت سیمان به دماهای بسیار بالایی نیاز دارد و معمولاً به سوختن سوخت نیاز دارد که البته دی اکسید کربن منتشر می کند. این موضوع می تواند تا حدی با تغییر به منابع انرژی تجدید پذیر جبران شود، اما واکنش های شیمیایی در مخلوط نیز مقادیر زیادی دی اکسید کربن آزاد می کند که اجتناب از این امر دشوارتر است. در مجموع، تخمین زده می شود که تولید سیمان ۸ درصد از کل انتشار دی اکسید کربن بشر را تشکیل می دهد.

اخیرا دانشمندان فرمول را تغییر داده اند تا ردپای کربن بتن را با جایگزین کردن سنگ های آتشفشانی به جای سنگ آهک یا افزودن موادی مانند دی اکسید تیتانیوم، زباله های ساختمانی، جوش شیرین یا خاک رس که معمولاً در حین استخراج دور ریخته می شود، کاهش دهند. تیم های تحقیقاتی دیگر حتی سعی کرده اند از ریزجلبک ها برای رشد سنگ آهک مورد نیاز استفاده کنند.

برای مطالعه جدید، محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن روش جدیدی را شامل بیوچار بررسی کردند که شامل زغالی است که از زباله های آلی ساخته می شود. در حالی که قبلاً بیوچار به سیمان اضافه شده بود، این بار محققان ابتدا آن را با استفاده از پساب شستشوی بتن تصفیه کردند. به گزارش سیناپرس، این امر استحکام آن را افزایش داده و اجازه داد تا نسبت بیشتری از افزودنی با آن مخلوط شود. اما مهمتر از همه، بیوچار قادر بود تا ۲۳ درصد از وزن خود را دی اکسید کربن از هوای اطراف خود جذب کند.

در آزمایش‌ها، تیم پژوهشی سیمانی تولید کردند که حاوی ۳۰ درصد بیوچار تصفیه ‌شده بود و دریافتند که بتن حاصل کربن منفی است به این معنا که در واقع دی اکسید کربن بیشتری را نسبت به تولید این ماده جذب می‌ کند. بر اساس محاسبات محققان، ۱ کیلوگرم از بتن ۳۰ درصدی بیوچار، حدود ۱۳ گرم دی اکسید کربن را بیشتر از تولید آن حذف می کند. شاید این مقدار زیاد به نظر نرسد، اما با توجه به اینکه بتن معمولی مسئول انتشار حدود ۰٫۹ کیلوگرم دی اکسید کربن به ازای هر ۱ کیلوگرم ماده است، تفاوت فاحشی ایجاد می کند.

این تیم تحقیقاتی می‌ گوید: اگر تفاوت‌های پایین ‌دستی در تحلیل‌های آن‌ها لحاظ شود، کل سود حاصله می ‌تواند حتی بهتر باشد. به عنوان مثال، استفاده از بیوچار برای مقاصد سازگار با محیط زیست مانند این بتن، زیست توده ساخته شده از آن را از سرنوشت های دیگری که به طور بالقوه می توانند دی اکسید کربن بیشتری آزاد کنند، جدا می کند. بعلاوه، انتظار می رود بتن جدید در طول عمر کاری چند دهه خود به جذب دی اکسید کربن ادامه دهد.

به گزارش سیناپرس، نکته مهم این است که بتن بیوچار نیز استحکام خود را حفظ می کند چراکه وقتی بعد از ۲۸ روز اندازه گیری شد، مقاومت فشاری بتن ۲۷٫۶ مگاپاسکال (4003 psi) بود که تقریباً همان مقاومت فشاری بتن معمولی است.

شرح کامل این تحقیق جذاب در مجله تخصصی Materials Letters منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه