Возможно ли выращивать цемент? Биобетон
Инновации процветают, когда мы останавливаемся, чтобы понаблюдать, задать вопросы и переосмыслить окружающий мир, превращая вызовы в возможности для прогресса. Природа, в частности, служит богатым источником вдохновения. Наблюдая за ней, изучая её ежедневные проблемы и созерцая её процессы, мы можем обнаружить ценные идеи, которые вдохновляют на инновационные решения.
Одной из таких текущих проблем является производство бетона, чрезвычайно популярного материала, на который в настоящее время приходится значительная часть глобальных выбросов CO₂ из-за энергоемкого процесса производства цемента и связанных с ним химических реакций. По оценкам, на его долю приходится примерно 8% ежегодных выбросов CO₂ в мире, ежедневно в атмосферу выбрасывается 11 миллионов тонн co₂ и потребляется 9% мирового годового промышленного водопотребления. Можем ли мы что-нибудь сделать, столкнувшись с этой непростой ситуацией?
Путь к созданию материала начался с инициативы Министерства обороны США по поиску экологически чистого и легкодоступного сырья для строительства в условиях нехватки ресурсов. Четыре профессора из Университета Боулдера в Колорадо разработали, в течение пяти лет, новый процесс, в котором в качестве строительного материала используются микроводоросли. Другими словами, вместо создания нового сырья они его выращивали. Эти профессоры вместе с Лореном Бернеттом стали соучредителями Prometheus Materials в 2021 году и продолжают играть активную консультативную роль в компании.
Бернетт объясняет, что процесс черпает вдохновение в природе, в частности, используя замечательные возможности природных микроводорослей - тех же микроорганизмов, которые встречаются в озерах, реках, океанах и рыбоводных прудах. Внутри заполненных водой биореакторов эти микроводоросли стимулируются к выработке хлорофилла, чему способствуют стратегически расположенные светодиоды. Насыщенная питательными веществами и натуральными ингредиентами вода способствует образованию карбоната кальция в процессе, известном как биоминерализация. По сути, это похоже на естественное создание раковин и коралловых рифов, но они смогли использовать и ускорить процесс до уровня, когда он становится сырьем для высокоэффективного производства биоцемента с нулевым выбросом углерода. При смешивании с заполнителем био-цемент образует биобетон с нулевым содержанием углерода, механические, физические и термические свойства которого сравнимы или превосходят бетон на основе портландцемента. Процесс позволяет избежать углеродоемких операций, связанных с производством и транспортировкой традиционного цемента, и поглощает углерод из микроводорослей и биоминерализации. Еще одной важной особенностью такого решения является то, что практически вся вода, используемая при производстве, возвращается в землю.
Заполнитель, используемый в биобетоне, местного производства с акцентом на использование переработанных материалов везде, где это возможно. Бетон Prometheus демонстрирует впечатляющие характеристики по нескольким параметрам по сравнению с традиционным бетоном. Лорен Бернетт отмечает, что "Наш биобетон с нулевым содержанием углерода примерно на 15-20% легче, что обеспечивает экономические и экологические преимущества, а его прочность на сжатие не уступает традиционному бетону, в то время как прочность на изгиб в 3-4 раза выше. Прочность нашего материала снижает потребность в стальной арматуре в некоторых областях применения".
В дополнение к своим структурным свойствам, бетон Prometheus превосходит эксплуатационные требования ASTM и обладает большей взрывостойкостью. Когда дело доходит до акустических свойств, он превосходит традиционный бетон с коэффициентом отношения шума (NRC) 0,60 по сравнению с 0,05, и проводятся дополнительные испытания на передачу звука. Материал также обладает превосходными теплоизоляционными свойствами, снижая теплопередачу на 90% по сравнению с традиционным бетоном, тем самым уменьшая эксплуатационный углерод, а также устраняя накопленный углерод.
По сути, акцент Prometheus делается на борьбе с изменением климата при одновременном удовлетворении растущих потребностей строительного сектора. В мире, где глобальные выбросы co₂ продолжают расти, их приверженность достижению значительного сокращения путем достижения углеродно-отрицательного статуса служит примером их приверженности более устойчивому будущему. В заключение Бернетт подсчитал, что "В настоящее время в мире ежегодно выбрасывается ~ 53 гигатонны CO₂ - и это число увеличивается, а не уменьшается. Наша общая цель в Prometheus Materials - со временем сократить выбросы co₂ на гигатонну или более в год ".
