Vad hände med grön betong?

År 2010 citerade denna publikation mer miljövänlig betong som en av sina 10 genombrottsteknologier för året (se TR10: Grön betong). Med tanke på att världens aptit på betong bidrar med cirka 5 procent av de globala koldioxidutsläppen, kan påverkan bli enorm. Men har idén tagit vägen någonstans?

Betong tillverkad huvudsakligen av flygaska gjuts i Middletown, Ohio, 2013.

Kolavskiljning

För fem år sedan låg Novacem, ett företag från Imperial College London, i framkanten av grön cement. Företagets chefsforskare, Nikolaos Vlasopoulos, hade upptäckt ett sätt att ersätta portlandcement – ​​bindematerialet i betong – med ett magnesiumoxidmaterial. Detta material fångade koldioxid i sin struktur när det blandades med vatten, och koldioxiden och magnesiumet bildade karbonater som stärkte cementen. Materialet krävde inte kalksten, som frigör kol när det värms upp under cementtillverkningsprocessen.

Trots materialets löfte kunde Novacem inte samla in tillräckligt med pengar. Vlasopoulos säger att finanskrisen som började 2008 gjorde det svårt att locka investerare. Företaget sålde sin immateriella egendom till Australiens Calix och likviderades i september 2012. Vlasopoulos arbetar nu på cementjätten Lafarge.

Ett grönbetongföretag som heter Calera är fortfarande aktivt, men det driver inte längre sin idé att blanda kol i Portlandcement. Calera demonstrerade den här tekniken på trottoarer för några år sedan, men den fann mer värde i att använda materialet för att tillverka fibercementskivor som används i badrumsplattor eller exteriörbeklädnad, säger företagets operativa chef och VD, Martin Devenney. Calera driver en pilotanläggning som producerar upp till två ton cement från koldioxid och industriavfall per dag, och binder cirka fyra tiondelar av ett ton koldioxid i varje ton av materialet. Företaget planerar att börja producera skivorna kommersiellt i år men räknar med att uppskalningen av tekniken kommer att ta flera år.

Vissa andra företag har gjort framsteg mot grönare cement. Carbon Cure , baserad i Halifax, Nova Scotia, och Solidia Technologies , baserat i New Jersey, tar två olika tillvägagångssätt.

CarbonCure säljer en teknologi som injicerar koldioxid som fångas upp från industriella processer i Portlandcement tillsammans med vatten. De fasta ämnen som bildas i denna process kan förbättra materialets styrka med 10 till 20 procent, säger företagets CTO, Kevin Cail. Ett 20-tal byggnadsinstallationer har använt block tillverkade med CarbonCures process sedan den kommersialiserades 2013, säger Cail. Två nya projekt i Miami har sparat mer än 2 700 ton koldioxid, så mycket som 125 000 träd absorberar på ett år, säger Jennifer Wagner, företagets vice vd för hållbarhet.

Men koldioxidavtrycket för varje block reduceras vanligtvis med endast 5 procent. Om en cementfabrik inte binder sin egen koldioxid (och de flesta inte gör det), måste gasen tas in från andra källor. Processen är inte heller mobil ännu, så den kan inte användas för on-demand-applikationer som att fylla i uppfarter. En version som kan användas på byggarbetsplatser kommer inom de närmaste månaderna, säger Cail.

Solidia Technologies , som grundades 2008, utvecklar fortfarande sin teknik för att binda koldioxid i betong, men den har stöd från stora företag som Lafarge och från det amerikanska transportdepartementets Federal Highway Administration. Tekniken, som först utvecklades vid Rutgers University, går ut på att blanda ett cementpulver med sand och sedan fylla ut öppna ytor med vatten och koldioxid. Cementet reagerar med koldioxiden och bildar kalciumkarbonat och kiseldioxid, som härdar materialet till betong. Betongen kan vara 10 till 25 procent starkare än dagens material, säger Solidias VD, Tom Schuler, och den kommer att vara mer motståndskraftig mot sprickbildning i miljöer där frysning och upptining är vanligt.

Mer med mindre

Att lagra koldioxid i cement är inte det enda sättet att förbättra materialets miljöavtryck.

MIT:s Concrete Sustainability Hub har visat hur nanoteknik kan göra betong dubbelt så motståndskraftig mot sprickbildning utan att väsentligt ändra vikten eller den kemiska sammansättningen, säger labbets chef, Franz-Josef Ulm. Detta skulle göra det möjligt för tillverkare att använda mindre betong i den övergripande byggprocessen utan att ge avkall på styrkan. Fyndet dök upp i Naturkommunikation förra året.

Ett annat tillvägagångssätt är att ändra betongens egenskaper genom att lägga till material som flygaska, en biprodukt av förbränning av kol. Det materialet har lagts till betong i små mängder i decennier, men CeraTech , ett företag baserat utanför Washington, D.C., tillverkar betong som är 95 procent flygaska. Den använder hälften så mycket vatten som den portlandcement den ersätter och håller upp till tre gånger längre, säger Mark Wasilko, företagets vice vd. Materialet tillverkas genom en kemisk reaktion istället för att bakas i en ugn. CeraTech riktar produkten till olje- och gasbolag som behöver material med termisk och korrosionsbeständighet. Sefa-gruppen , har samtidigt utvecklat en process för att tillverka betong med flygaska som tagits från marken utöver det som kan fångas upp från koleldade kraftverk. Denna teknik kan hjälpa till att städa upp soptippar och dammar fyllda med aska som har legat i flera år.

Takeaway:

Betong som är bättre för miljön används idag i liten skala. Men totalt sett har receptet för betong inte förändrats alltför mycket. Även om Portland Cement Association, en branschgrupp, påpekar att uppgraderade fabriker och processer har hjälpt industrin att förbättra sin energieffektivitet med 40 procent sedan 1970-talet, kommer ny teknik att krävas för att flytta nålen betydligt mer.

Har du en stor fråga? Skicka förslag till [email protected] .

Dölj