Kako soda bikarbona može umanjiti emisije ugljenika koje nastaju pri proizvodnji betona

Pored vode, beton je materijal koji se najviše troši na svijetu i velika je baza na polju izgradnje, a sa druge strane uticaj betona po prirodno okruženje je veoma štetan. Uprkos mnogim prednostima betona kao modernog građevinskog materijala, uključujući njegovu visoku čvrstoću, nisku cijenu i lakoću proizvodnje, njegova proizvodnja trenutno čini oko 8 procenata globalne emisije ugljen-dioksida. Nedavna otkrića tima sa MIT-a su otkrila da bi uvođenje novih materijala u postojeće procese proizvodnje betona moglo značajno smanjiti ovaj ugljenični otisak, bez promjene mehaničkih svojstava betona. Nalazi su objavljeni u časopisu PNAS Nekus, u radu profesora građevinskog i ekološkog inženjerstva MIT-a Admira Mašića i Franz-Josefa Ulma, postdoktora MIT-a Damiana Stefaniuka i doktoranta Marcina Hajdučeka i Džejmsa Vivera sa Instituta Wys Univerziteta Harvard.

Iako se proces pečenja možemo preusmjeriti sa korišćenja fosilnih goriva na korišćenje električne energije iz obnovljivih izvora, drugi faktor koji doprinosi emisiji ugljen-dioksida i predstavlja najveći izazov jeste hemijska reakcija. Kako se mineralna mješavina zagrijeva na temperaturi iznad 1.400 stepeni Celzijusa, ona se transformiše iz kalcijum karbonata i gline u mješavinu klinkera, odnosno kalcijum-silikata, i ugljen-dioksida, koji u tom procesu izlazi u vazduh.

Karbonizacija posebno može oslabiti očvrsli beton, smanjujući njegovu unutrašnju alkalnost i dovodeći do korozije čelika u armaturi. Vremenom, ugljen-dioksid u atmosferi reaguje sa kalcijum-oksidom u betonu, mineralizujući ugljen-dioksid u kalcijum-karbonat u procesu poznatom kao karbonizacija. Ovaj proces je, može se reći, obrnuto od onoga što se dešava kada se pravi beton.

Karbonizacija omogućava betonu da sekvestira (hvata i skladišti) ugljen-dioksid, međutim, ona može i oslabiti beton, posebno očvrsli beton, smanjujući njegovu unutrašnju alkalnost i dovodeći do korozije čelika koji se koristi kao armatura.

Tim istraživača sa MIT-ja je osmislio način da se pozabavi pitanjem ugljen-dioksida u ranim fazama, tokom miješanja betona i izlivanja, prije nego što se beton uopšte stegne i to uvođenjem veoma jeftinog materijala, natrijum-bikarbonata, inače poznatog kao soda bikarbona. Istraživači su otkrili da dodavanjem natrijum-bikarbonata, čak 15% ukupne količine ugljen-dioksida koji se vezuje sa proizvodnjom cementa može biti mineralizovano tokom ranih faza.

Kompozit, koji je potpuno novi materijal, a koji istraživači koriste je mješavina kalcijum karbonata i kalcijum silicijum hidrata. „Sve to je veoma uzbudljivo jer naše istraživanje unapređuje koncept multifunkcionalnog betona, tako što uključuje dodatne prednosti mineralizacije ugljen-dioksida tokom proizvodnje i livenja“, istakao je profesor Admir Mašić, vođa studije.

Ovako proizveden beton se može pohvaliti i činjenicom da se brže veže i to bez gubitka svojih mehaničkih performansi. Ovo znači i da bi poslovi u građevinskoj industriji mogli da se završavaju brže. Mora se naglasiti da karbonizacija betona u ranoj fazi nije nešto novo, ali otkriće istraživača sa MIT-a usmjereno je na sposobnost izdvajanja ugljen-dioksida u fazi pre očvršćavanja.

„Naše novo otkriće bi se dalje moglo kombinovati sa drugim nedavnim inovacijama u razvoju betonskih mješavina sa nižim ugljeničnim otiskom, kako bi se obezbijedili mnogo zeleniji, pa čak i karbon-neutralni građevinski materijali pretvarajući beton od problema u dio rješenja“, dalje objašnjava Mašić.