نیوزویز – دستیابی به هدف سوئیس خنثی از آب و هوا تا سال 2050 نیازمند استراتژی ها و فرآیندهایی با تعادل منفی CO2 است. این فناوری‌های موسوم به انتشار منفی (NET) برای متعادل کردن میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای باقیمانده در سال 2050 طراحی شده‌اند و باید اطمینان حاصل کنند که ما در نهایت به صفر خالص می‌رسیم. بخش ساخت و ساز به عنوان یکی از اصلی ترین تولیدکنندگان گاز، تعهد خاصی دارد. حدود هشت درصد از انتشار گازهای گلخانه ای در جهان ناشی از تولید سیمان است. در همان زمان، تلاش‌های اولیه برای استفاده از بخش ساخت‌وساز، با مصرف عظیم منابع، به‌عنوان یک مخزن کربن احتمالی در حال ظهور است. آنچه متناقض به نظر می رسد اگر شروع به “ساخت با CO2” کنیم – یا بهتر است بگوییم، از کربن برای تولید مصالح ساختمانی استفاده کنیم و در طولانی مدت آن را از جو حذف کنیم، موفق خواهد شد. برای تبدیل این دیدگاه ها به واقعیت، تحقیقات زیادی مورد نیاز است – مانند آنچه در حال حاضر در آزمایشگاه بتن و آسفالت Empa انجام می شود. تیمی به رهبری پیترو لورا در حال توسعه فرآیندی برای ادغام بیوچار در بتن هستند.
مشکلات ناشی از تخلخل
بیوچار با فرآیند کربن‌سازی پیرولیتیک زیست‌توده در غیاب اکسیژن تولید می‌شود و عمدتاً از کربن خالص تشکیل شده است – کربنی که گیاهان هنگام رشد به شکل CO2 از جو استخراج می‌کنند. در حالی که CO2 هنگام سوزاندن گیاهان آزاد می شود، برای دراز مدت در بیوچار باقی می ماند. اولین محصولات بتنی با بیوچار جاسازی شده در حال حاضر در بازار هستند. با این حال، بیوچار اغلب به بتن تصفیه نشده وارد می شود، که می تواند منجر به مشکلات شود. Mateusz Wiżykowski، محقق Empa، توضیح می دهد: “Biochar بسیار متخلخل است و بنابراین نه تنها آب زیادی را جذب می کند، بلکه افزودنی های گران قیمتی را که در تولید بتن استفاده می شود نیز جذب می کند.” همچنین، رسیدگی به آن دشوار است و کاملاً بی ضرر نیست.» گرد و غبار ریز زغال سنگ برای دستگاه تنفسی مشکل ساز است و خطر انفجار را به همراه دارد.
به همین دلایل، محققان در مقاله‌ای که به تازگی در مجله تولید پاک‌تر منتشر شده است، پردازش بیوچار به گلوله را پیشنهاد می‌کنند. “چنین سنگدانه های سبک از قبل از مواد دیگری مانند خاک رس منبسط شده یا خاکستر بادی وجود دارند. دانش کار با این مواد در صنعت موجود است و این شانس عملی شدن این مفهوم را افزایش می دهد.”
صفر خالص در 20 درصد سهام
این تیم برای تولید گلوله ها از یک میکسر بتن با ظرف دوار استفاده می کند که در آن بیوچار را با آب و سیمان مخلوط می کنند و در نتیجه چرخش، گلوله های کوچکی با قطر بین 4 تا 32 میلی متر به دست می آورند. آنها به نوبه خود از این گلوله ها برای تولید بتن معمولی از درجه مقاومت C20/25 تا C30/37 استفاده کردند – گریدهایی که امروزه بیشترین استفاده را در مهندسی عمران دارند. Mateusz Wiżykowski می‌گوید: «با سهم 20 درصد حجمی گلوله‌های کربن در بتن، به انتشار خالص صفر می‌رسیم. این بدان معنی است که مقدار کربن ذخیره شده تمام انتشارات تولید شده در تولید گلوله و بتن را جبران می کند. اگرچه این حد احتمالاً هنوز برای بتن معمولی (تراکم بین 2000 تا 2600 کیلوگرم بر متر مکعب) در 20 درصد حجمی نرسیده است، پتانسیل انتشار منفی به ویژه برای بتن سبک (تراکم تقریباً 1800 کیلوگرم بر متر مکعب) چشمگیر است: افزودن 45 درصد حجمی گلوله های کربن در بتن منجر به انتشار منفی منهای 290 کیلوگرم CO2/m3 می شود. در مقایسه، بتن معمولی حدود 200 کیلوگرم CO2/m3 منتشر می کند.
کربن از جو
برای رئیس آزمایشگاه، پیترو لورا، تحقیقات در آزمایشگاه او سهمی حیاتی در دستیابی به اهداف اقلیمی است. او بیوچار را که الگویی برای تحقیقات کنونی است، مهم ترین منبع کربن نمی داند. در عوض، توجه را به مفهوم گسترده “استخراج اتمسفر” جلب می کند، که چندین آزمایشگاه در Empa دنبال می کنند: تولید متان مصنوعی با استفاده از انرژی خورشیدی، آب و CO2 از جو در مناطق آفتابی جهان، و متعاقب آن تجزیه در اثر حرارت گاز مصنوعی لورا توضیح می‌دهد: «این هیدروژن می‌دهد که می‌تواند به عنوان حامل انرژی در صنعت یا تحرک مورد استفاده قرار گیرد، و کربن جامد که می‌توانیم آن را به گلوله‌ها – مانند بیوچار – تبدیل کنیم و در بتن بگنجانیم.»
