Bunu ilk kimin, ne zaman yaptığını kimse bilmiyor. Ancak MÖ 2. veya 3. yüzyılda Romalı mühendisler , su ile karıştığı anda sertleşmeye başlayan bir toz olan caementum yapmak için yanmış kireçtaşı ve volkanik külü rutin olarak öğütüyorlardı.

Hâlâ ıslak olan bulamacı, tuğla ve taş işleri için harç olarak yoğun bir şekilde kullandılar. Ama aynı zamanda süngertaşı, çakıl taşları veya çanak çömlek parçalarını suyla birlikte karıştırmanın değerini de öğrenmişlerdi: Oranları doğru ayarladığınızda, çimento sonunda hepsini opus caementicium adı verilen güçlü, dayanıklı, kaya benzeri bir yığın haline getirecekti ya da... "bir araya getirmek" anlamına gelen Latince bir fiilden türetilen daha sonraki bir terim - concretum .

Romalılar bu harikulade malzemeyi imparatorlukları boyunca viyadüklerde, dalgakıranlarda, kolezyumlarda ve hatta hala Roma'nın merkezinde duran ve dünyanın en büyük takviye edilmemiş beton kubbesine sahip olan Pantheon gibi tapınaklarda kullandılar.

İki bin yıl sonra, hemen hemen aynı şeyi yapıyoruz; yollar, köprüler, gökdelenler ve modern uygarlığın diğer tüm büyük parçaları için gigatonlarla beton döküyoruz. Aslında, küresel olarak, insan ırkı şu anda yılda yaklaşık 30 milyar metrik ton beton kullanıyor - su hariç diğer tüm malzemelerden daha fazla. Ve Çin ve Hindistan gibi hızlı gelişen ülkeler onlarca yıllık inşaat patlamasını sürdürdükçe, bu sayı yalnızca artıyor.

Ne yazık ki, betonla olan uzun aşk ilişkimiz, iklim sorunumuza da eklendi . Portland çimentosu olarak bilinen 19. yüzyıldan kalma bir yenilik olan günümüzün betonunu bağlamak için en yaygın olarak kullanılan sementum çeşidi, her ton ürün için yarım tondan fazla karbondioksit üreten enerji yoğun fırınlarda yapılır. Bunu gigaton küresel kullanım oranlarıyla çarpın ve çimento yapımının toplam CO 2  emisyonlarının yaklaşık yüzde 8'ine katkıda bulunduğu ortaya çıkıyor.

Doğru, bu, her ikisi de yüzde 20'nin oldukça üzerinde olan ulaşım veya enerji üretimine atfedilen kesirlerin yakınından bile geçmiyor. Ancak iklim değişikliğini ele almanın aciliyeti, hem Amerika Birleşik Devletleri'nde hem de Avrupa'da potansiyel hükümet düzenleme baskılarıyla birlikte çimento emisyonlarının kamuoyu incelemesini artırdıkça, görmezden gelinemeyecek kadar büyük hale geldi. Norveç'in Oslo kentindeki CICERO Uluslararası İklim Araştırmaları Merkezi'nde kıdemli bir araştırmacı olan Robbie Andrew, “Artık net küresel emisyonları 2050 yılına kadar sıfıra indirmemiz gerektiği kabul edildi” diyor. "Ve beton endüstrisi kötü adam olmak istemiyor, bu yüzden çözümler arıyorlar."

Londra merkezli  Global Cement and Concrete Association ve Illinois merkezli  Portland Cement Association gibi büyük endüstri grupları,  bu yüzde 8'i 2050'ye kadar sıfıra indirmek için ayrıntılı yol haritaları yayınladı. Stratejilerinin çoğu gelişen teknolojilere dayanıyor; daha da fazlası, onlarca yıldır var olan alternatif malzemeleri ve yeterince kullanılmayan uygulamaları ölçeklendirme meselesidir. Ve hepsi, betonun yaşam döngüsünü karakterize eden üç kimyasal reaksiyon açısından anlaşılabilir: kalsinasyon, hidrasyon ve karbonasyon.

Portland çimentosu, kalsinasyon reaksiyonunu gerçekleştiren dev döner fırınlarda yapılır:

calcium carbonate (limestone, chalk) + heat →  calcium oxide (quicklime) + carbon dioxide.

Çoğu modern betonda kullanılan Portland çimentosunu yapmak için, öğütülmüş kalsiyum-karbonat kayası (genellikle kireç taşı), kil ile birlikte dönen dev bir fırına beslenir. Kömür veya doğal gazla çalışan bir fırından çıkan sıcak hava daha sonra karışımı erimiş lav sıcaklığına yükseltir ve bol miktarda karbondioksiti pişirir. Kalsiyum oksit (sönmemiş kireç), kilin içindeki minerallerle birleşir ve soğuyarak "klinkere" dönüşür: çimento tozu yapmak için öğütülecek soluk, grimsi yumrular. Fosil yakıt yanması ile kurumuş CO2 arasında , Portland çimentosu üretimi insanlığın toplam karbondioksit emisyonunun yaklaşık yüzde 8'ine katkıda bulunuyor.

Karbonat açısından zengin kaya öğütülür ve sönmemiş kireçle birleşen ve sonunda betonun çatlaklara ve hava koşullarına karşı direnmesine yardımcı olacak minerallere katkıda bulunan kil ile birlikte fırına yerleştirilir. Sonuç "klinker"dir: çimento tozu yapmak için öğütülmüş soluk, grimsi yumrular.

Bir fırının CO 2 emisyonlarının yaklaşık yüzde 40'ı bu denklemdeki “ısı” teriminden kaynaklanır ve bu, kesilmesi zor bir kısımdır. Klinker üretimi, erimiş lavdan daha sıcak olan 1.450°C'lik tepe sıcaklıkları gerektirir ve fırın operatörleri uzun süredir oraya ulaşmanın tek pratik yolunun kömür veya doğal gaz yakmak olduğunu varsaymışlardır. Ahşap gibi biyokütle sürekli olarak yeterince sıcak yanmaz. Ve rüzgar veya güneş gibi yenilenebilir kaynaklarla çalışan standart elektrikli ısıtıcılar, ısılarını akım taşıyan tellerdeki elektrik direncinden alır. Andrew, "Tel dağılmadan önce pek bir şey çıkaramazsınız," diyor.

Yine de endüstri artık  yenilenebilir enerji kaynaklarıyla çalıştırılabilen tamamen elektrikli  seçenekleri keşfetmeye başladı. Örneğin Mayıs ayında, İsveçli yeşil teknoloji firması  SaltX Technology  , Electric Arc Calciner ile klinker üretebileceğini gösterdi: otomobil üreticileri ve diğer üreticiler tarafından metal kesmek için yaygın olarak kullanılan plazma torçlarına benzer tescilli bir sistem. Plazma meşaleler, gazı iyonize eden ve 20.000 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklara ısıtan, tipik olarak nitrojen veya argon olan inert bir gaz jetinden bir elektrik akımı geçirir. SaltX, Haziran ayında, teknolojisinin ticarileştirilmesini hızlandırmak için İsveçli kireçtaşı tedarikçisi SMA Mineral ile bir ortaklık kurduğunu duyurdu.

Ve 2021'de Alman HeidelbergCement firması, fosil yakıtları 2.000 santigrat derecenin üzerinde yanan hidrojenle değiştirerek klinker üretebileceğini gösterdi. Hidrojen şu anda çoğunlukla doğal gazdan üretiliyor. Ancak suyun elektrolizi yoluyla da yapılabilir. Andrew, temiz enerji fiyatları düştükçe ve yeşil elektrikle çok miktarda hidrojen üretimi daha makul hale geldikçe, çimento şirketlerinin ilgisinin arttığını söylüyor.

Portland Cement Association'ın sürdürülebilirlik çabalarına liderlik eden Richard Bohan, o zaman bile, ülke ve dünyadaki çimento üreticilerinin hidrojen toptan satışına geçebilmesi için yapılması gereken işler olduğunu söylüyor. Sistemler henüz buna uygun değil. "Hidrojen harika olurdu ve hemen karbon ayak izimizi yüzde 40 azaltabilir" diyor. "Hidrojen, yine de, ülkenin bazı bölgelerinde henüz sahip olmadığımız boru hatları veya çok sağlam bir elektrik şebekesi gibi altyapı gerektiriyor." Uzmanlar, Kongre'nin enerji projelerini hızlandırmak için önerilen önlemleri geçirmesinin yardımcı olabileceğini söylüyor.

Çimento emisyonlarının diğer yüzde 60'ını (kalsinasyon reaksiyonunun sağ tarafında salınan CO2 )  ele almak için endüstri, çimento hammaddeleri için bazı eski alternatifleri canlandırmaya başlıyor.

Örneğin nihai ürününe biraz toz haline getirilmiş, pişmemiş kireç taşı ekleyerek, örneğin bir fırının karbon ayak izi yüzde 10'a kadar azaltılabilir. (Kireçtaşı tek başına nispeten etkisizdir, ancak suyla karıştırıldığında Portland çimentosunun sertleşmesine yardımcı olur.) Bu Portland kireçtaşı çimentosu halihazırda Avrupa'da yaygın olarak kullanılmaktadır ve şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde yükselişe geçmektedir. Bohan, "Ülkenin Portland kireçtaşı çimentolarının baskın malzeme olduğu bölgelerini görüyoruz ve tek tek fabrikaların bundan sonra yalnızca  bu türü üreteceklerini söylediklerini duyuyoruz " diyor.

Fırın operatörleri aynı zamanda kireçtaşı bazlı çimentolarının bir kısmını mineral açısından zengin endüstriyel atık ürünlerle değiştirmeye yeni bir bakış atıyorlar. Yaygın olarak kullanılan bir örnek, kalsiyum açısından zengin olan ve suyla karıştırıldığında standart çimento gibi sertleşen çelik fabrikalarından çıkan yüksek fırın cürufudur. Bir diğeri, kendi kendine sertleşmeyen, ancak su ve standart çimento ile karıştırıldığında sertleşen, kömürle çalışan elektrik santrallerinden çıkan uçucu küldür. Her iki durumda da ortaya çıkan çimento, en azından standart çeşit kadar güçlü ve dayanıklı, biraz daha aşındırıcı ve daha yavaş sertleşirken, potansiyel olarak emisyonları yüzde 15, hatta yüzde 20 oranında azaltan beton verir.

Doğru, bu atıkların orijinal oluşumu sırasında çok fazla karbondioksit salındı. Ancak bunları çimentoda kullanmak yeni  karbon üretmez  . Ve sonunda kömürü tamamen ortadan kaldırsak bile, iki yüzyıldan fazla süren sanayileşme önemli miktarda cüruf ve kül bıraktı. “Bu bir kazan-kazan. Atıklarınız varsa, klinkerinizi onunla değiştirmek, yeni klinker üretmekten daha ucuzdur,” diyor Andrew. Gerçekten de bu teknik, endüstrilerini kurarken cüruf ve kül dağları üreten Brezilya ve Çin gibi hızlı büyüyen ülkelerde zaten yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, kendi başlarına, az önce bahsedilen ikame türleri, kimyasal reaksiyonun sağ tarafında salınan toplam karbondioksitin yüzde 60'ının yaklaşık beşte birinden fazlasını azaltamaz. Bu nedenle, 2050 sıfır emisyon hedefini göz önünde bulunduran endüstri araştırmacıları, yüzde 60'ı en aza indirebilecek veya ortadan kaldırabilecek alternatif çimentolar için en az yarım düzine tarifi araştırıyorlar - genellikle onu üreten Portland çimentosu bileşeni olan kalsiyum karbonatı ortadan kaldırarak. .

San Francisco'daki bir iklim politikası düşünce kuruluşu olan Energy Innovation'da endüstriyel sera gazı emisyonları üzerine çalışan çevre bilimcisi Jeffrey Rissman, bunun kesinlikle uzun vadeli bir çözüm olduğuna dikkat çekiyor  . "Bu daha yeni teknolojiler, Ar-Ge ve ticarileştirmenin çeşitli aşamalarındadır" diyor. "Dolayısıyla, ölçeklerini büyütmelerine ve maliyetlerini düşürmelerine yardımcı olacak daha fazla teknoloji geliştirmeye ihtiyaçları var."

Yine de, bazı alternatifler diğerlerinden önemli ölçüde daha ileridedir. En gelişmiş olanlar arasında  jeopolimerler bulunmaktadır.Bunlar, çeşitli silikon ve alüminyum oksitleri, sodalı su (sodyum hidroksit) gibi alkali bir çözeltiye batırıldığında ortaya çıkan ve kendilerini uzun zincirler ve ağlar halinde bağlayarak yanıt veren sert malzemelerdir. Sade su yerine alkali çözeltilerin kullanılması ihtiyacı, jeopolimer çimentoların şantiyelerde işlenmesini zorlaştırıyor. Buna rağmen, bir dizi inşaat projesinde başarıyla kullanılmıştır. Ve endüstrinin ilgisi son on yılda hızla artıyor: Jeopolimerlerin toplam karbon ayak izi sıradan Portland çimentosundan yüzde 80 kadar daha küçük olmakla kalmıyor, aynı zamanda oldukça güçlü. Ayrıca suya, ateşe, hava koşullarına ve kimyasallara karşı daha dirençlidirler - bu nedenle jeopolimerler 1970'lerden beri zehirli atıkları kapsüllemek için ticari olarak üretilmektedir.

Ve hammadde sıkıntısı yok: Silikon oksitler ve alüminyum oksitler cüruf ve uçucu külde bol miktarda bulunur ve bunlar kil, atılan cam ve hatta tarımsal yan ürünlerde bulunur. (Yanmış pirinç kabukları silis açısından o kadar zengindir ki, onları soluyan herkes için solunum yolu tehlikesi oluşturur.) Bu nedenle, karbon emisyonlarını kesmenin yanı sıra, jeopolimer çimentonun yaygın kullanımı epeyce kurtulmak için kullanışlı bir yol olabilir. zahmetli atık ürünler.

Çimento, şantiye alanına ulaştığında, hidratasyon reaksiyonunda amaçlanan amacını yerine getirmeye başlar:

cement (CaO and minerals) + water (H2O) + aggregate (sand or gravel) + air →  concrete.

İnşaat alanında, çimento tozu ve kum veya çakıl "agregası" suyla karıştırılır (veya bir çimento mikser kamyonunda önceden karıştırılmış olarak teslim edilir). Elde edilen bulamaç daha sonra bir kalıba dökülür ve birkaç gün veya hafta boyunca bozulmadan bırakılır, bu da karışımın yavaşça betona sertleşmesi için bir su-çimento reaksiyonuna izin verir. Bu işlem daha fazla karbondioksit üretmez. Ancak, herhangi bir çelik takviye çubuğuyla birlikte betona güç ve hacim kazandıran agregayı kilitler.

Çimento, su ve agrega, kalın bir bulamaç halinde karıştırılır (veya bu şekilde bir çimento mikser kamyonunda teslim edilir), bir kalıba dökülür ve su ve çimento beton oluşturmak için reaksiyona girerken günler veya haftalarca el değmeden bırakılır. Bu süreç ayrıca çelik inşaat demiri gibi herhangi bir takviye ile birlikte mukavemet ve hacim için dahil edilen agregayı da kilitler.

Malzemelerin şantiyeye taşınması için gereken nakliye dışında, burada daha fazla CO 2 üreten hiçbir şey yoktur . Ancak hidrasyon denklemi, bir binanın çimento kullanımını ve dolayısıyla karbon ayak izini azaltmanın dolaylı bir yolunu vurgulamaktadır: Betonu mümkün olduğu kadar idareli kullanın.

Küresel Çimento ve Beton Birliği'nin iklim yol haritasındaki tahminlere göre, beton verimliliğine gösterilen özen, endüstrinin 2050 sıfır emisyon hedefini karşılamak için gereken azaltımların yaklaşık dörtte birini sağlayabilir. Ancak uluslararası iklim eylem grubu C40 Cities'de temiz inşaat çabalarına liderlik eden Cécile Faraud, bunun henüz bir norm olmadığını söylüyor  . "İşler her zamanki gibi, 'Oh, sadece güvenli tarafta olmak için biraz daha beton dökelim.'”

Portland Cement'ten Bohan, bunun haklı olduğunu kabul ediyor ve haklı olarak: "Müteahhitler, malzeme tedarikçileri, mimarlar ve mühendisler doğal olarak riskten çok kaçınıyorlar" diyor, tıpkı bina yönetmeliklerini yazan ajanslar gibi. "İnşa edilmiş çevrenin çok uzun süre dayanmasını istiyorlar" - yüzyıllar olmasa da on yıllar. Ve 2021'de Surfside, Florida'da gösterildiği gibi, 40 yıllık çok katlı bir apartman çökerek 98 sakini öldürdüğünde, yapısal başarısızlığın sonuçları çok yüksek olabilir.

Yine de Bohan, iklim değişikliği karşısında tutumların değişmeye başladığını ekliyor. "Endüstri, güvenlik, emniyet ve dayanıklılığa sahip olabileceklerini ve sürdürülebilir bir yapılı çevreye sahip olabileceklerini fark etmeye başladı " diyor. Ayrıca, değişikliği yasallaştıran, sayıları giderek artan iklim bilincine  sahip şehirlerle çalışmak zorundalar: Örneğin, 2016'da Vancouver, beton ve diğer yapısal malzemelerin ürettiği emisyonları 2030 yılına kadar yüzde 40 oranında azaltmayı hedefledi.

İnşaatçılar ve mühendisler, güvenlikten ödün vermeden betondan tasarruf etmenin birçok yolunu deniyorlar. Biri dikkatli tasarımdan geçer. Örneğin, Rissman, daha yüksek dayanımlı beton karışımlarının genellikle daha yüksek çimento içeriğine ve dolayısıyla daha büyük bir karbon ayak izine sahip olduğunu söylüyor. "Bu karışımları destek sütunları gibi yapısal öğeler için ayırabilir ve ağır ağırlığı desteklemesi gerekmeyen yürüme yolları veya merdivenler için daha düşük mukavemetli bir karışım kullanabilirsiniz" diyor.

Londra merkezli Küresel Çimento ve Beton Derneği tarafından hazırlanan bu yol haritası, endüstrinin karbon emisyonlarını 2050 yılına kadar sıfıra indirmesi için yedi yol gösteriyor. güvenlik ve işlev. İKİ: Beton üretiminde verimlilik: Beton karıştırılırken kalite kontrolüne özen gösterin. ÜÇ: Çimento ve bağlayıcılarda tasarruf: Bir fırının kireç taşı beslemesinin bir kısmını cüruf ve uçucu kül gibi emisyon yapmayan alternatiflerle değiştirin. DÖRT: Klinker üretiminde tasarruf: Hidrojen veya plazma jetleri gibi emisyon yapmayan kaynaklara sahip ısı fırınları. BEŞ: Karbon Yakalama, Kullanma ve Depolama: CO2 çekmek için hızla gelişen teknolojileri kullanındaha sonra imha etmek veya yeniden kullanmak için her fırının egzoz akışından doğrudan çıkarın. ALTI: Elektriğin karbondan arındırılması: Endüstri tarafından kullanılan az miktardaki elektriği yenilenebilir kaynaklara kaydırın. YEDİ: Rekarbonasyon: CO2'yi havadan doğrudan çekmek için betondaki doğal karbonatlaşma reaksiyonunu geliştirin .

Benzer bir sonuca ulaşmanın daha yüksek teknolojili bir yolu, Mayıs ayında  Avusturya'daki Graz Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından gösterildi .  3 boyutlu yazıcılar. Son yıllarda yerel malzemelerden evler ve diğer yapıları inşa etmenin hızlı ve uygun fiyatlı bir yolu olarak dünya çapında ilgi gören bu sistemlerde, robot kontrollü nozüller, duvarları ve diğer elemanları katman katman oluşturmak için ıslak beton akışları çıkarır. Graz ekibi, betonu tam olarak güç ve güvenlik için gereken yere yerleştiren, ancak başka hiçbir yere yerleştirmeyen karmaşık, boşluklarla dolu duvarlar ve tavanlar oluşturmak için bu yöntemi kullanarak tasarruf sağladı. Ekip ayrıca, yazıcıların ıslak bulamaçla birlikte ince çelik telleri ekstrüde edebildiğini, böylece yapının tek başına betonun yeterince güçlü olmadığı kısımlarını - ve geleneksel çelik takviye çubuklarına veya inşaat demirine ihtiyaç duymadan - güçlendirebildiğini gösterdi.

Daha da ileri teknoloji bir yaklaşım, askıda grafen pulları içeren su ile yapılmış beton kullanmaktır: atomların bir atom kalınlığında altıgen bir kafes içinde birbirine bağlandığı süper güçlü bir karbon formu. 2018'de Birleşik Krallık'taki Exeter Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi  , geleneksel çeşitten yüzde 146 daha güçlü beton üretmek için böyle bir grafen süspansiyonu kullandıklarını duyurdu. Grafenin kullanımını rutin hale getirmek için yeterince düşük bir fiyata toplu olarak üretmenin yolları bulunursa ve birçok grup bu maliyetleri düşürmek için çalışıyorsa, o zaman ekibin hesaplamaları, bu tür betondan yapılmış bir binanın tamamının sadece ihtiyaç duyacağını gösteriyor. Aynı yapısal mukavemeti elde etmek için geleneksel olarak inşa edilenin yaklaşık yarısı kadar çimento. Bunun CO üzerinde büyük bir etkisi olabilir2  emisyon.

Teknolojisiz bir yaklaşım bile var: Halihazırda inşa ettiğimiz yapıları mümkün olduğu kadar uzun süre kullanmaya devam edin. Viyana'daki Orta Avrupa Üniversitesi'nde çevre bilimcisi ve ağ elde etmenin yollarına bir bakışın ortak yazarı Diana Ürge-Vorsatz, "Binalarınız ne kadar dayanıklıysa, yeni binalar için o kadar az betona ihtiyacınız olacak" diyor. 2020 Yıllık Çevre ve Kaynaklar İncelemesinde sıfır inşaat sektörü  .

Aynı zamanda Uluslararası İklim Değişikliği Paneli'nin emisyon azaltma çalışma grubunun başkan yardımcısı olan Ürge-Vorsatz, ABD gibi gelişmiş ülkelerde,  bunun, sonsuza dek parlak olanı inşa etmek yerine yeniden kullanımı ödüllendiren vergi politikaları ve diğer teşvikler gerektireceğini söylüyor. Ve yeni. Çin ve Hindistan gibi hızlı büyüyen ülkelerde, binaların ömrünü uzatmanın odak noktasını hızdan kaliteye kaydırmak anlamına geldiğini söylüyor. "Hızlı bir şekilde büyümek istediğinizde, bunu en ucuz ve en hızlı şekilde yaparsınız" diyor. "Burada, Doğu Avrupa'da, 1960'larda ve 70'lerde büyük bir inşaat telaşı yaşadık ve bu binaların çoğu şimdiden çökmekte."

Ve sonra somut olmayan bir yaklaşım var: Gri şeyleri tamamen daha yenilenebilir bir şeyle değiştirin. Ortaya çıkan seçeneklerden biri  masif kereste: beton ve çeliğin performansına eşit veya daha yüksek performansa sahip dev yapı elemanlarına yapıştırılmış veya başka bir şekilde yapıştırılmış çeşitli ahşap ürünlerin genel adı. 1990'ların başında Avusturyalı araştırmacılar tarafından geliştirilmesinden bu yana, masif kereste Avrupa'da yaygın olarak kullanılmaktadır ve ABD'de, özellikle de geniş ormanlara ve atıl halde duran birçok kereste fabrikasına sahip Oregon ve Washington gibi eyaletlerde artan ilgi görmektedir. Milwaukee, Wisconsin'de Temmuz 2022'de tamamlanan 87 metrelik apartman-perakende kulesi olan dünyanın en yüksek ahşap karkas binası, bu ayrımı uzun süre tutmayabilir: Daha uzun masif ahşap binalar önerildi - 80 kat yükselecek olan da dahil. Chicago sahili.

Görünüşte aksine, beton  kimyasal olarak inert değildir  . Örneğin, sertleşmeye başladığında bile, halihazırda karbonasyon reaksiyonuna katılmaktadır:

Ca(OH)2 (in concrete) + CO 2 (in air) → CaCO 3 + H 2O (water vapor)

Karbonatlaşma reaksiyonu, doğanın çimento yapım sürecini tersine çevirme yöntemidir: Betondaki kalsiyum bileşikleri havadaki karbondioksite maruz kalır kalmaz, kendiliğinden yeniden kalsiyum karbonat oluşturmaya çalışırlar. Bu işlem çelik donatı çubuklarını korozyon riskiyle karşı karşıya bıraksa da, bu, eski beton yapıların inşa edilirken üretilen karbondioksitin yüzde 40'ını geri emeceği anlamına gelir.

Aslında, diyor Andrew, bu çimento yapım sürecinin kendiliğinden tersine dönmesidir : Betondaki kalsiyum bileşikleri  havadaki CO2'ye maruz kalır kalmaz, "döngüyü kapatmaya çalışacaklar ve kalsiyum karbonat oluşturacaklar" diyor Andrew. Yeniden."

Bu, taze bir beton yüzeyde hızla gerçekleşir, diye ekliyor Andrew, ardından karbon dioksit moleküllerinin reaksiyona girmemiş kalsiyumu bulmak için katı kütlenin içine gittikçe daha derine dağılması gerektiğinden yavaşlıyor. Ancak hiçbir zaman tamamen durmaz; bu, gezegenin etrafına dağılmış tüm o beton yapıların aslında CO2'yi atmosferden çekip çıkardıkları ve neden oldukları iklim hasarının bir kısmını geri aldığı anlamına gelir.  Portland Çimento Derneği yol haritasında, eski beton yapıların onları inşa etmek için üretilen CO2'nin yaklaşık yüzde 10'unu zaten emdiğini tahmin ediyor . Ancak bu kasıtlı olarak muhafazakar bir sayı, diyor Bohan;  diğer tahminler  yüzde 43'e kadar çıkıyor.

İnşaatçılar için, karbonatlaşmanın genellikle savaşılması gereken bir düşman olarak görüldüğü doğrudur - özellikle temeller, sütunlar ve istinat duvarları gibi tamamı çelik inşaat demiri ile güçlendirilmesi gereken büyük, ağır yapısal elemanlarda. Alkali bir ortam sağlayan taze betonda bu çelik koruyucu bir oksit tabakası ile çevrilidir. Ancak karbonatlı betonda kimya değişir ve koruyucu tabakayı çözer. Bu, çeliği pas ve korozyona açık bırakır ve bu da sonunda bir yapının çökmesine neden olabilir.

Yine de son on yılda en az yarım düzine yeni şirket, karbonatlaşma reaksiyonunu artırmayı ve böylece betonu atmosferik CO2 için önemli bir depo haline getirmeyi amaçlayan teknolojilerle faaliyete geçti .

Bu girişimlerin en  köklülerinden biri, enerji santralleri ve benzerlerinden yakalanan CO2 ile taze, ıslak beton karışımlarını enjekte etmek için dünya çapında yaklaşık 418 Portland çimento fabrikasını donatmış olan Nova Scotia merkezli CarbonCure'dur . Enjekte edilen CO 2 hemen bulamaçla reaksiyona girerek katı kalsiyum-karbonat nanokristallerinden oluşan bir kar fırtınası ile dakikalar içinde doldurur. Bu nanokristaller, kürleşirken betonun mukavemetini artıracak - yani, CarbonCure, inşaatçıların güvenlik marjı kaybı olmadan yaklaşık yüzde 5 daha az Portland çimentosu kullanabileceklerini söylüyor. Ayrıca şirket, katı nanokristaller koruyucu oksit tabakasını atmosferik CO2'nin yaptığı gibi bozmayacağından, beton karışımının standart çelik inşaat demiri ile kullanılabileceğini söylüyor  .

California, Los Gatos'ta  Blue Planet Systems , betonun çimento kısmına değil agregaya, yani betonun hacminin çoğunu oluşturan inert dolgu maddesi olan kum veya çakıla odaklanarak çok daha dramatik azalmalar elde etmeyi umuyor. Şirketin süreci tescillidir, ancak temel fikir, bir yıkım alanından gelen cüruf veya beton molozu gibi kalsiyum açısından zengin herhangi bir atık ürünle başlamak, onu bir "yakalama çözeltisine" batırmak ve onu gelen ham baca gazına maruz bırakmaktır. çimento fırını, elektrik santrali, çelik fabrikası veya diğer herhangi bir emisyon kaynağından. Çözelti, kalsiyum iyonlarının CO2'yi  doğrudan baca gazından çekmesine ve onu kalsiyum karbonata bağlamasına yardımcı olur.

Yakalama solüsyonu yeniden kullanım için geri kazanıldıktan sonra nihai sonuç, yüzde 44 kalsiyum karbonat olan katı nodüllerdir. Kaliforniya, Pittsburg'da ilk deneme tesisini inşa etmekte olan Blue Planet, agrega olarak kullanıldığında, bu nodüllerin, yapımında kullanılan kadar veya daha fazla karbon dioksit bağlayan bir beton verdiğini söylüyor; metreküp başına yaklaşık 670 kilogram.

Bunun gibi yeniliklerin beton endüstrisini gerçekten net karbondioksit salmayan bir yere getirip getiremeyeceğini göreceğiz. Yine de endüstri gözlemcileri ve içeriden kişiler, değişim ivmesinin çok hızlı oluşmasından dolayı iyimserlik için bolca yer buluyor. Hatırlayın, diyor Andrew, on yıl kadar yakın bir süre önce Portland çimentosuna uygun, iklim dostu hiçbir alternatif yokmuş gibi görünüyordu. Malzemeler ucuz, tanıdıktı ve zaten büyük bir altyapıya sahipti - yüzlerce taş ocağı, binlerce fırın, şantiyelere önceden karıştırılmış beton harcı dağıtmak için dağılan koca bir kamyon filosu. "Yani uzun bir süre karbonsuzlaştırıcı çimento üretimi 'çok sert' sepetteydi" diyor.

Yine de bugün, diyor Bohan, "iklim konusuna gösterilen bu yoğun ilgiden dolayı, insanlar şimdi geri dönüp 'Vay canına, tüm bu seçeneklerin mevcut olduğunun farkında değildik' diyorlar."

Knowable Dergisi, 2022. DOI: 10.1146/knowable-111622-1