Бетон можно найти почти в каждом строительном проекте на Земле. Его ключевой ингредиент, цемент, производится путем обжига известняка. Это делает данный сектор одним из крупнейших в мире источников выбросов парниковых газов (на него приходится примерно 8% глобальных выбросов CO2).
Изображение: нейросеть qwen
В течение многих лет ученые пытались изменить классические пропорции песка, гравия и воды в поисках экологичной альтернативы цементу. Группа ученых из Университета Манипал (Индия) решила использовать биоуголь, полученный из фекального осадка. На специализированных очистных сооружениях биомасса из сточных вод высушивается, а затем подвергается пиролизу – нагреванию примерно до 400°C с минимальным содержанием кислорода. Полученный черный, полностью стерильный порошок использовался для замены от 5 до 15% традиционного цемента в лабораторных образцах бетона.
Новая смесь не только эффективно сцепляется, но и со временем набирает прочность. После 91 дня твердения образцы, содержащие 10% биоугля, показали увеличение прочности на изгиб на 42% и прочности на сжатие на 21% по сравнению с традиционным аналогом.
Сообщается, что биоуголь имеет сильно пористую структуру, которая позволяет ему эффективно поглощать воду и постепенно высвобождать ее в высыхающем материале. Эти внутренние резервуары влаги способствуют затвердению бетона.
Речь идет и о самой химии. Исследовательская группа продемонстрировала, что порошок из сгоревшего шлама чрезвычайно богат кремнеземом. Этот кремнезем реагирует с цементом в так называемой пуццолановой реакции, создавая сверхпрочные силикаты кальция.
Это тот же самый химический процесс, который обеспечил древнеримскому бетону его легендарную долговечность. Римляне, строя свои прочные стены и купол Пантеона, использовали вулканический пепел с Везувия.
Сегодня инженеры доказывают, что полностью переработанная биомасса из сточных вод обладает аналогичными связующими свойствами. Более того, наблюдения под электронным микроскопом подтвердили, что оптимальная доза биоугля создает более плотную и компактную структуру в новом бетоне, чем стандартные современные смеси.
Наблюдения подтвердили, что оптимальная (5%) доза биоугля создает более плотную и компактную структуру, чем стандартный бетон. Однако эксперты подчеркивают, что перед строительством небоскребов из эко-бетона материал должен пройти испытания на морозостойкость и солестойкость. Также важно убедиться, что тяжелые металлы из сточных вод не просачиваются из бетона.
