Бетон – один из самых распространенных материалов на Земле благодаря своей высокой прочности и низкой стоимости, однако он также является одним из крупнейших источников выбросов СО2. Инженеры из Университета штата Вашингтон (WSU) разработали новый метод изготовления бетона, который поглощает больше углерода, чем выделяется при его изготовлении.

Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Materials Letters, процесс изготовления цемента требует очень высоких температур, а для этого обычно требуется сжигание топлива, которое, конечно же, выделяет CO2. Частично это можно компенсировать переходом на возобновляемые источники энергии, но при химических реакциях в смеси также выделяется огромное количество CO2, и избежать этого сложнее. В целом подсчитано, что на производство цемента приходится до 8% от общего объёма выбросов углекислого газа человечеством.

Учёные давно пытались усовершенствовать формулу цемента, чтобы попытаться уменьшить углеродный след бетона. Одни пробовали заменить известняк вулканическими породами или добавить такие ингредиенты как диоксид титана, строительные отходы, пищевую соду или глину, обычно выбрасываемую при добыче полезных ископаемых, другие даже пытались использовать микроводоросли. В своём новом исследовании учёные из WSU опробовали новый метод с использованием биоугля – древесного угля, получаемого из органических отходов. Хотя биоуголь добавляли в цемент и раньше, на этот раз команда сначала обработала его сточными водами для промывки бетона. Это повысило его прочность и позволило смешивать большее количество добавки. Но самое главное, биоуголь был способен поглощать до 23% углекислого газа из окружающего воздуха по отношению к своему собственному весу.

В ходе экспериментов команда создала цемент, который содержал 30% обработанного биоугля, и обнаружила, что полученный бетон был углеродно-отрицательным – он фактически поглощал больше углекислого газа, чем выделялось при производстве материала. По расчётам исследователей, 1 кг 30-процентного биоуглеродистого бетона удаляет примерно на 13 г CO2 больше, чем выделяется при его производстве. Это может показаться незначительным, но, учитывая, что обычный бетон обычно выделяет около 0,9 кг CO2 на 1 кг материала, это существенная разница.

Исследователи считают, что общий выигрыш мог бы быть ещё выше, если бы в их анализе учитывались различия в дальнейшем развитии: например, ожидается, что новый бетон будет продолжать поглощать CO2 в течение срока службы, составляющего несколько десятилетий.

Важно отметить, что биоуглеродистый бетон также сохраняет свою прочность. При измерении через 28 дней прочность бетона на сжатие составила 27,6 МПа, что примерно соответствует прочности обычного бетона.

Исследователи планируют продолжить оптимизацию и расширение масштабов метода, а также проверить, насколько хорошо полученный бетон противостоит атмосферным воздействиям и другим видам повреждений.