Новости

Альтернатива бетону, улавливающему углерод, основанная на фотосинтезе

Альтернатива бетона, улавливающего углерод и основанная на фотосинтезе

A Новый материал решает проблему углерода при производстве и использовании бетона, используя довольно необычную рабочую силу: цианобактерии. Биоцемент, который эти микроорганизмы помогают производить, использует процесс, который существует в природе уже 3,5 миллиарда лет.

К настоящему времени проблема углерода в бетоне широко освещена. По данным Scientific AmericanПри производстве одного килограмма бетона в воздух выбрасывается один килограмм углекислого газа. Это происходит не только из-за химических реакций, использованных для его создания, но и из-за сжигания ископаемого топлива, чтобы разогреть гигантские печи до температуры 1450 °C (2640 °F), необходимой для обжига известняка, предшественника изготовления цемента, составляющего основу конкретный. На производство бетона в настоящее время приходится примерно 8% общих выбросов углекислого газа в мире.

При этом, поскольку это настолько эффективный строительный материал, от него трудно уйти. Фактически, согласно отчету Университета штата Аризона, бетон является вторым наиболее используемым материалом в мире, уступая только воде.

В результате мы увидели несколько оригинальных способов его создания – или веществ, имитирующих его – гораздо более экологичными способами. Только в прошлом году мы сообщили о методе, который заменяет печи для обжига известняка методом электролиза с нулевым выбросом углерода; использование пищевой соды для сокращения выбросов углекислого газа; и добавление биоугля в цемент для создания бетона, который поглощает 23 % своего веса углекислого газа из окружающей среды.

Лаборатория, которой три миллиарда лет

Теперь исследователи из Германии создали конкретную альтернативу, которая не только углеродно-нейтральна, но и углеродно-отрицательна. Чтобы создать его, они изучили способ образования структур, известных как строматолиты, в известняке на протяжении более трех миллиардов лет, а затем воссоздали этот процесс в лаборатории.

Для начала они создали бактериальные культуры из цианобактерий, широко известных как сине-зеленые водоросли, предоставив им идеальный источник света и питательные вещества для оптимизации их роста и способности к фотосинтезу. Затем, чтобы заставить бактерии минерализоваться и создать строматолитоподобные структуры, они добавили хлорид кальция и другие источники кальция. Затем к этой смеси они добавили гидрогели и другие наполнители, такие как песок, почти так же, как заполнители добавляют в цемент для создания бетона. Наконец, в суспензию был закачан углекислый газ, чтобы поддержать процесс роста, который полностью обусловлен светом.

Альтернатива бетона, улавливающего углерод за счет фотосинтеза

Изображение цианобактерий, используемых для создать структуру биобетонаFraunhofer IKTS

«Развивающаяся твердая структура во время процесса все еще остается пористой, поэтому свет проникает внутрь и способствует фиксации углекислого газа посредством минерализации известняка», — сказал руководитель проекта Маттиас Альхельм из Института керамических технологий и систем Фраунгофера IKTS. «Мы можем остановить этот процесс. путем удаления света и влаги или изменения температуры». Как только это будет сделано, оставшиеся бактерии погибнут, а полученный материал полностью освободится от токсичных веществ. Он также связывает вредный парниковый газ в самой своей структуре.

Материал можно заливать в формы или решетчатые конструкции для создания кирпичей или почти неограниченного количества других форм, его можно экструдировать или использовать в аддитивном производстве. как конструкция, напечатанная на 3D-принтере, или ее можно наносить путем распыления.

Пористые структуры можно заполнить биоматериалом, чтобы сделать их еще прочнее. Фраунгофер ИКТС

Теперь команда рассматривает возможность увеличения производства материала и сделать его еще более экологичным. Например, исследователи утверждают, что могли бы получать углекислый газ из промышленных загрязнителей, а кальций — из отходов базальтовых и других шахт.

Источник

Нажмите, чтобы оценить статью
[Итого: 0 Среднее значение: 0]

Похожие статьи

Кнопка «Наверх»