خرسانة جديدة صديقة للبيئة تستخدم الفحم الحيوي لامتصاص ثاني أكسيد الكربون

قام باحثو جامعة ولاية واشنطن (WSU) بهندسة خرسانة غير كربونية وصديقة للبيئة تكون تقريبًا بنفس قوة الخرسانة العادية عن طريق غرس الأسمنت العادي بالفحم الحيوي ، وهو نوع من الفحم المصنوع من النفايات العضوية.

كان الفحم الحيوي قادرًا على امتصاص ما يصل إلى 23 بالمائة من وزنه في ثاني أكسيد الكربون من الهواء مع تحقيق قوة مماثلة للأسمنت العادي.   

قال Xianming Shi ، الأستاذ في قسم الهندسة المدنية والبيئية بجامعة WSU والمؤلف المقابل في الورقة: "نحن متحمسون جدًا لأن هذا سيسهم في مهمة البيئة المبنية الخالية من الكربون".

يتم إنتاج أكثر من 4 مليارات طن من الخرسانة سنويًا على مستوى العالم ، ويُعتقد أن إنتاج الأسمنت مسؤول عن حوالي 8 في المائة من إجمالي انبعاثات الكربون من الأنشطة البشرية في جميع أنحاء العالم.

في الماضي ، بذلت محاولات لإضافة biochar كبديل في الأسمنت لجعله أكثر صداقة للبيئة ولكن إضافة 3 بالمائة من المادة قلل بشكل كبير من قوة الخرسانة. 

حل محسن

هذا هو المكان الذي توصل فيه باحثو WSU إلى حل أفضل: بعد معالجة biochar في مياه الصرف الصحي لغسيل الخرسانة ، يمكنهم إضافة ما يصل إلى 30 بالمائة biochar إلى خليط الأسمنت الخاص بهم. وصل المعجون المصنوع من الأسمنت المعدل بالفحم الحيوي إلى قوة ضغط بعد 28 يومًا مقارنةً بمعجون الأسمنت العادي بحوالي 4000 رطل لكل بوصة مربعة.

"نحن ملتزمون بإيجاد طرق جديدة لتحويل مجاري النفايات إلى استخدامات مفيدة في الخرسانة ؛ بمجرد تحديد تيارات النفايات هذه ، فإن الخطوة التالية هي أن نرى كيف يمكننا تلويح العصا السحرية للكيمياء وتحويلها إلى مورد ، "قال شي. 

"الحيلة تكمن حقًا في الهندسة البينية - كيف تقوم بهندسة الواجهات في الخرسانة."

وخلص إلى أن "معظم الباحثين الآخرين كانوا قادرين فقط على إضافة ما يصل إلى 3 في المائة من الفحم الحيوي لاستبدال الأسمنت ، لكننا نوضح استخدام جرعات أعلى بكثير من الفحم الحيوي لأننا اكتشفنا كيفية هندسة سطح الفحم الحيوي". البيان .

علاوة على ذلك ، من المتوقع أن تستمر الخرسانة المصنوعة من المادة الجديدة في عزل ثاني أكسيد الكربون طوال عمرها ، عادةً 30 عامًا على الرصيف أو 75 عامًا على الجسر. 

الآن ، قدم الباحثون طلب براءة اختراع مؤقت لعملهم الخرساني سالب الكربون. تم نشر عملهم في مجلة المواد رسائل.

ملخص الدراسة:

توضح هذه الدراسة استراتيجية التقاط الكربون التآزري ، أي استخدام مياه غسيل الخرسانة والفحم الحيوي معًا لتحقيق الخرسانة سالبة الكربون. مكنت هذه الإستراتيجية الفحم الحيوي من التقاط 22.85٪ بالوزن من ثاني أكسيد الكربون المحمول بالهواء ، مما أدى إلى ترسيب كربونات الكالسيوم على الفحم الحيوي. يتكون معجون الأسمنت سالب الكربون من 30٪ بالوزن من الفحم الحيوي المُجَوَّف بثاني أكسيد الكربون و 70٪ بالوزن من الأسمنت الجيري البورتلاندي ، والذي حقق قوة ضغط لمدة 7 أيام و 28 يومًا تبلغ 22.1 ميجا باسكال و 27.6 ميجا باسكال ، على التوالي. كشف الفحص المجهري عن الآليات الكامنة وراء القوة المعززة لهذه الخرسانة.