أسمنت منخفض الكربون مقارنة بالأسمنت التقليدي.. تكلفة أقل وأكثر أمانا وسهلة الاستخدام

تعتبر الخرسانة مادة البناء الأكثر استخدامًا في جميع أنحاء العالم، حيث توفر الأساس للبنية التحتية لمجتمعنا الحديث.

إنه قابل لإعادة التدوير جزئيًا ويمكنه أيضًا امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أثناء عملية المعالجة، ومع ذلك، فإن كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة أثناء عملية التصنيع تتجاوز بكثير الكمية التي يمكن إعادة امتصاصها لاحقًا.

ولهذا السبب تولد صناعة الخرسانة حوالي 8% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية ، أي أكثر من صناعة الطيران والشحن مجتمعة.

يقوم باحثو بتطوير أسمنت منخفض الكربون يحتوي على نسبة أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالأسمنت التقليدي.

يهدف المشروع إلى جعل الخرسانة منخفضة الكربون وعالية الأداء متاحة على نطاق واسع.

يريد فرانكو زونينو، أحد كبار العلماء في معهد مواد البناء في ETH زيوريخ، تغيير تركيبة الخرسانة من خلال اعتماد نهج “الخرسانة الخضراء للغاية”.

الخرسانة المثالية

تتكون الخرسانة من خليط من الأسمنت والركام والماء، يتكون الأسمنت التقليدي من حوالي 95% من الكلنكر و5% من الجبس.

لإنتاج الأسمنت، يتم حرق الحجر الجيري والطين وتحويلهما إلى كلنكر في فرن يتم تسخينه إلى 1450 درجة مئوية، والذي يؤدي حتماً إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون بسبب التحلل الكيميائي للحجر الجيري.

إن الكمية الهائلة من الطاقة التي يتطلبها الفرن تزيد من تفاقم البصمة الكربونية للأسمنت.

أطلقت EPFL بالفعل مشروعها للأسمنت الطيني المكلس بالحجر الجيري (LC3)، والذي تشارك فيه Zunino بنشاط، والذي وضع معيارًا جديدًا في إنتاج الأسمنت.

زيادة كبيرة في الفوائد البيئية

وقد طورت تركيبة أسمنتية تستخدم الكلنكر بنسبة 50% ومزيج من الطين المكلس والحجر الجيري مما أدى إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنحو 40%، ومع ذلك، فإن تحسين صياغة الخرسانة يمكن أن يؤدي إلى زيادة كبيرة في هذه الفوائد البيئية.

هذا هو المكان الذي يأتي فيه مشروع UGC الخاص بـ Zunino في قسم الهندسة المدنية والبيئية والجيوماتيكية (D-BAUG) في ETH.

تتبع شركة Zunino استراتيجية ذات شقين للخرسانة الخضراء الجديدة: أولاً، تقليل محتوى الكلنكر، أي كمية الكلنكر لكل وحدة من الأسمنت؛ ثانياً: خفض نسبة الأسمنت في الخرسانة.

توفر هذه الإستراتيجية المزدوجة المرونة في تصميم تركيبات خرسانية منخفضة الكربون لتناسب الأسواق الفردية.

تم نشر بحثه مؤخرًا في RILEM Technical Letters

يوضح زونينو “الوضع المثالي هو تنفيذ كلا الجانبين في نفس الوقت؛ ولكن المكونات الفردية مستقلة عن بعضها البعض.

وفي بعض الأسواق، قد يكون من الصعب تنفيذ كلا الجانبين من الاستراتيجية المزدوجة، حيث يلزم وضع القدرة الإنتاجية والبنية التحتية في ومع ذلك، فمن الممكن تنفيذ واحد منها على الأقل مع الاستمرار في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون”.

الخرسانة فائقة الخضرة

أظهرت الحسابات التي أجراها زونينو وفريقه، أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الخرسانة فائقة الخضرة يمكن تقليلها من 300 كجم لكل متر مكعب إلى حوالي 80-100 كجم لكل متر مكعب.

واعتمادًا على التطبيق، يمكن بالتالي توفير ما يصل إلى ثلثي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون دون المساس بأداء المواد.

وعلى الرغم من أن الباحث يؤكد أنه لا يوجد شيء اسمه خرسانة محايدة للمناخ أو سلبية الكربون، إلا أنه يعتقد أنه لا توجد أعذار للعالم الصناعي لعدم اعتماد مواد البناء الجديدة والأكثر استدامة هذه على الفور.

أكثر فعالية من حيث التكلفة

قد يكون أحد أسباب هذا التردد هو أن صناعة الخرسانة ليست مبتكرة بشكل خاص، أثبتت الخرسانة نجاحها الكبير نظرًا لكونها فعالة من حيث التكلفة وآمنة وسهلة الاستخدام.

ووفقا لزونينو، يمكن أن تكون “الخرسانة الخضراء” أرخص من الخرسانة التقليدية. تكون نسبة المكونات الباهظة الثمن أقل، في حين تظل جودة الخرسانة وبالتالي سعرها كما هي.

وهذا يخلق حوافز مالية لاستخدام المزيد من المواد الصديقة للبيئة…جوانب السلامة مهمة أيضًا بالطبع.

يقول زونينو: “إن أي شخص يقوم ببناء منزل يريد استخدام مادة تضمن بقائه لمدة مائة عام.

لكن علينا أن نسأل أنفسنا ما إذا كان هذا منطقيًا حقًا في ضوء الانبعاثات الهائلة لثاني أكسيد الكربون التي ينطوي عليها ذلك.

هل يمكننا بدلاً من ذلك استخدام مادة “مادة تلبي دورة الحياة المطلوبة للهيكل ولكنها تنبعث منها كميات أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون؟

في سيناريو أزمة المناخ، يعد توفير طن واحد من ثاني أكسيد الكربون اليوم أكثر قيمة من نفس الطن الذي تم توفيره خلال 50 عامًا.”

إنتاج LC3 جاري بالفعل

ويؤكد زونينو أن الأسمنت منخفض الكربون أكثر متانة من الأسمنت التقليدي، يوجد حاليًا حوالي سبعة مصانع أسمنت كبيرة الحجم في جميع أنحاء العالم تنتج الأسمنت باستخدام نهج LC3 ويتوقع زونينو أن يتجاوز هذا العدد 40 شخصًا في السنوات المقبلة.

ويضيف زونينو: “سيزداد الطلب على الخرسانة في المستقبل، يمكننا تقديم المساعدة من خلال تطوير خلطات خرسانية محسنة ذات محتوى أسمنتي أقل وبالتالي تحقيق أهدافنا البيئية”.

وهو مقتنع بأن LC3 سيكون أكثر أنواع الأسمنت استخدامًا في جميع أنحاء العالم بعد 10 سنوات من الآن.

تابعنا على تطبيق نبض