Автомобили. Самолеты. Электростанции. Крупный рогатый скот. Все они являются крупнейшими источниками выбросов парниковых газов, которые способствуют изменению климата. Есть и другой виновник выбросов: бетон.
Бетон – самый часто используемый в мире строительный материал. Он играет большую роль в выбросах углекислого газа просто потому, что производство бетона такое широкомасштабное. В год производится свыше 4 млрд тонн цемента, основного компонента бетона. Это примерно 8% глобальных эмиссий углекислого газа, по данным Chatham House – лондонского аналитического центра, который среди прочего изучает изменение климата.
«Больше, чем бетон, мы используем только воду», – сказал доктор Джереми Грегори, исполнительный директор Центра устойчивого производства бетона в Массачусетском технологическом институте.
Пока что снизить эмиссии, связанные с производством бетона, оказалось невозможно, особенно с учетом того, что развивающиеся страны возводят новую инфраструктуру: дороги, мосты, плотины и порты. Для всего этого нужно огромное количество бетона.
Примерно половина эмиссий от бетона образуется в процессе производства стандартного компонента, называющегося клинкером. Его получают, нагревая измельченный известняк в гигантских печах. Помимо того, что для нагрева печей требуются большие объемы ископаемого топлива, в результате нагревания из известняка выделяется углекислота.
Чтобы решить эту проблему, предприниматели разрабатывают альтернативные продукты – низкоуглеродистые заменители бетона. Правда, пока что строительные компании не стремятся переходить на экспериментальные и потенциально рискованные материалы.
«Этим заменителям предстоит серьезно доказывать, что они пригодны для использования», – отмечает доктор Грегори.
Вот три технологии, находящиеся в разработке.
Биобетон
Стартап из Северной Каролины BioMason – это одна из нескольких компаний, создающих «биобетон» из натуральных материалов. Для выращивания цементных кирпичей используются бактерии: по заявлению компании, в результате этого процесса парниковые газы не выделяются вообще. Генеральный директор компании Джинджер Досье имеет опыт в архитектуре и говорит, что начала изучать технологию выращивания кирпичей в 2000-х гг. Она экспериментировала с разными методами во второй спальне своего дома. По ее словам, на разработку у нее ушли тысячи повторных попыток.
В компании заявляют, что запустят новую плитку на рынок уже в этом году, кроме того, BioMason вместе с ВВС США работает над проектом по «выращиванию» взлетно-посадочных полос.
Исследователи из Колорадского университета в Боулдере разработали процесс создания строительного материала с использованием бактерий, которые для роста поглощают углекислый газ и выделяют карбонат кальция. Карбонат кальция – это основной компонент известняка, который делает его твердым. Кирпичи, созданные по этой технологии, вероятно, смогут сами заделывать свои трещины!
Впрыск углекислого газа
Другой вариант: взять углекислоту, уловленную в результате промышленных процессов, и ввести ее в цементную смесь. В результате начнется процесс минерализации, похожий на образование известняка, говорит доктор Грегори. По этой технологии производства бетона используется меньше клинкера, кроме того, находит применение углекислый газ, удаленный из атмосферы. Для инженеров этот метод привлекателен, так как конечный продукт практически идентичен обычному бетону.
Гаурав Сант, профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, недавно основал компанию CO2 Concrete, которая забирает выделяемый углекислый газ напрямую с заводов, включая цементные заводы, и вводит его в запатентованную смесь гидроксида кальция, воды и минералов.
Ключевое преимущество, по словам Санта, – в том, что из выбросов не нужно извлекать чистый углекислый газ перед тем, как добавить его в смесь. Это процесс дорогостоящий. Однако у технологии есть ограничение: из-за сложности процесса он используется только для отливки бетонных конструкций, которые потом транспортируются на строительную площадку. Обычный бетон замешивается и отливается сразу на месте.
Бетон с графеном
Будучи студентом-инженером в Университете Эксетера в Великобритании, Димитар Димов узнал о графене – сверхпрочном и сверхтонком материале, разработанном в 2000-х гг. в Манчестерском университете.
«Я подумал: почему бы не добавить самый прочный материал в бетон», чтобы увеличить его прочность и уменьшить объем, говорит Димов.
В то время графен стоил около $1000 за килограмм, из-за чего технология была бы слишком дорогостоящей. Но за последние годы цены на графен резко упали, что побудило доктора Димова создать компанию под названием Concrene Ltd, чтобы извлечь выгоду из производства бетона с графеном. Компания ведет переговоры с возможными клиентами, но пока не продала свой продукт.
Сверхпрочный синтетический материал графен укрепляет бетон и при этом делает его менее объемным. Фото: Concrene
