Två prover av kalciumkarbonatbetong, en med härdad cementpasta (vänster) och den andra med kiseldioxidsand. Båda råvarorna är vanliga bygg- och rivningsavfall. Kredit:Maruyama et al.
En ny typ av betong skulle kunna minska utsläppen från byggbranschen. Kalciumkarbonatbetong tillverkas av avfallsbetong och koldioxid från luften eller industriella avgaser. Det visar lovande som ett framtida byggmaterial, särskilt på platser där naturresurserna är begränsade.
Den moderna världen är byggd av betong. Varje hög byggnad i varje stad på jorden använder det hållbara och mångsidiga materialet för att ge det form och styrka. Betongindustrin är därför enorm, och detta kommer till en kostnad:Det uppskattas att cirka 7 % av världens koldioxidutsläpp kommer från tillverkning och användning av cement, huvudkomponenten i betong. Och en stor del av dessa 7% beror på den nödvändiga användningen av kalcium, som vanligtvis erhålls genom att bränna kalksten.
Ett nytt sätt att minska utsläppsnivåer orsakade av betong har föreslagits och visat sig fungera av professor Ippei Maruyama och C 4 S (Calcium Carbonate Circulation System for Construction) projektledare Professor Takafumi Noguchi, båda från Institutionen för arkitektur vid University of Tokyo. De har hittat ett sätt att ta bort betongavfall och fånga upp koldioxid, och kombinera dem i en ny process till en användbar form av betong som kallas kalciumkarbonatbetong.
Inspirerad av hur vissa vattenlevande organismer hårdnar till fossiler med tiden, Maruyama undrade om samma process som bildar hårda kalciumkarbonatavlagringar från dött organiskt material kunde appliceras på betong. Kalcium är nödvändigt för reaktionen mellan cement och vatten för att bilda betong, och Maruyama såg detta som en möjlighet att undersöka ett mindre kolintensivt sätt att utföra samma funktion.
"Vårt koncept är att skaffa kalcium från kasserad betong, som annars kommer att gå till spillo, ", sa Maruyama. "Vi kombinerar detta med koldioxid från industriella avgaser eller till och med från luften. Och vi gör detta vid mycket lägre temperaturer än de som används för att extrahera kalcium från kalksten för närvarande."
Kalciumkarbonat är ett mycket stabilt material, så ger ett hållbart byggmaterial. Och möjligheten att återvinna stora mängder material och avfall är en stor fördel. Dock, kalciumkarbonatbetong kan för närvarande inte ersätta typisk betong. Den är inte riktigt lika stark som vanlig betong, dock för vissa byggprojekt, som små hus, detta skulle inte vara ett problem. Även för närvarande, endast små block på några centimeters längd har gjorts.
"Det är spännande att göra framsteg på det här området, men det finns fortfarande många utmaningar att övervinna, ", sa Noguchi. "Som att öka styrkan och storleksgränserna för kalciumkarbonatbetong, det skulle vara ännu bättre om vi ytterligare kunde minska energianvändningen i produktionsprocessen. Dock, vi hoppas att under de kommande decennierna, kolneutral kalciumkarbonatbetong kommer att bli den vanliga typen av betong och kommer att vara en av lösningarna på klimatförändringarna."
