Onderzoek heeft tot doel gerecycleerd beton voor de bouw en koolstofvastlegging te verbeteren europahoy.new

Onderzoekers van de Universiteit van Nebraska bestuderen de economische en praktische haalbaarheid van het gebruik gerecycled beton als bouwmateriaal en als bron van koolstofvastlegging.

Bemanningen hebben in februari 2018 beton en puin verwijderd van de slooplocatie Cather and Pound Halls. Onderzoekers uit Nebraska werken aan het opwaarderen van gerecycled beton voor hergebruik in de bouw. Afbeelding tegoed: Craig Chandler | Universitaire Communicatie en Marketing

Het project wordt gefinancierd met een subsidie ​​van $805.000 van het ministerie van Energie, een van de 33 subsidies van in totaal $131 miljoen die dit jaar zijn toegekend als onderdeel van het doel om in 2050 een netto-nuluitstoot van broeikasgassen te bereiken. De bijpassende financiering brengt het totaal op meer dan $1 miljoen. .

Alleen al in de Verenigde Staten wordt jaarlijks ruim 1,8 miljard ton beton gebruikt in de bouw, en de productie ervan is een productieve generator van koolstofemissies; Voor elke geproduceerde ton komt een vrijwel gelijke hoeveelheid koolstofdioxide, een broeikasgas dat verband houdt met de opwarming van de aarde, in de atmosfeer terecht.

« Bovendien hebben we veel constructies neergehaald: infrastructuur, gebouwen, enz. », zegt Seunghee Kim, universitair hoofddocent civiele techniek en milieutechniek in Nebraska en een van de leiders van het onderzoeksteam. “Elke keer dat we slopen, is er een enorme hoeveelheid betonafval”, waarvan een groot deel op stortplaatsen belandt.

Afvalbeton kan ook worden vermalen en verwerkt tot een materiaal dat bekend staat als gerecycled betonaggregaat en opnieuw worden gebruikt in de bouw, maar het is zwakker dan het oorspronkelijke beton. Uit Kim’s eerdere onderzoek is gebleken dat RCA kan worden versterkt door een proces dat carbonatatie wordt genoemd: calciumhydroxide en calciumsilicaathydraat, beide aangetroffen in beton, kunnen reageren met koolstofdioxide om een ​​verbinding te vormen die calciumcarbonaat wordt genoemd en die de RCA versterkt.

Omdat beton kooldioxide absorbeert, wordt het gas opgevangen in het calciumcarbonaat en daar permanent opgeslagen.

De nieuwe DOE-financiering zal Kim en anderen in staat stellen om van succesvolle maar kleinschalige laboratoriumexperimenten in kamers van 10 en 30 gallon over te stappen naar productie op veel grotere schaal in een reactiekamer met een capaciteit van één ton. Een particulier bouwbedrijf gevestigd in Omaha, Hawkins Construction, werkt mee aan het project.

De gespecialiseerde reactor zal het carbonatatieproces versnellen en de ideale druk en kooldioxideniveaus identificeren die nodig zijn om het gerecycleerde betonaggregaat te modificeren.

“Aan de ene kant kan dit proces de CAR versterken. Maar we kunnen ook kooldioxide vastleggen”, zei Kim. « Het is een win-winsituatie. »

Het onderzoek omvat de analyse van RCA-eigenschappen zoals het restmortelgehalte, de chemische samenstelling, de breekwaarde van het aggregaat, de vorst- en dooiweerstand, slijtvastheid, pH en concentratie van zware metalen in percolaatwater.

Christopher Exstrom, hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Nebraska in Kearney, zal de studenten begeleiden bij het uitvoeren van chemische analyses op de monsters « om deze carbonatatiereactie efficiënter en productiever te maken », zei hij.

Zijn functie is om de mechanismen te helpen bepalen waarmee gerecyclede betonaggregaten reageren met koolstofdioxide, en om betonmonsters te analyseren met behulp van röntgendiffractie, thermogravimetrische analyse, infraroodspectroscopie en scanning-elektronenmicroscopie.

Uiteindelijk zou dit onderzoek volgens Exstrom ertoe kunnen leiden dat er meer gerecycled beton in de bouw wordt gebruikt, waardoor de ecologische voetafdruk van de industrie wordt verkleind.

Kim zei dat dit onderzoekstraject een voorbeeld is van de onderzoeksfinancieringslijn van UNL; Het begon een paar jaar geleden met interne subsidies, kreeg vervolgens steun van het Nebraska Department of Economic Development en groeide uit tot een door DOE gesteund project, onderdeel van een nationale maatregel om de broeikasgassen terug te dringen.

Hawkins Construction doet mee omdat de particuliere industrie wil weten “of ze dit economisch kunnen laten werken. Heeft het zin voor hen? zei Kim.

Eric Thompson, hoogleraar economie aan het KH Nelson College en directeur van het Nebraska Office of Business Research, maakt deel uit van het onderzoeksteam dat zich op deze economische vragen richt.

« Een aantal bedrijven uit de particuliere sector zijn, waar mogelijk, geïnteresseerd in het aanpakken van de klimaatverandering », aldus Thompson. “Er is reden om aan te nemen dat er een markt is voor mensen die liever beton gebruiken dat CO2-neutraal is. De vraag is: hoe groot zijn die markten? …Wat zijn de kosten van het gebruik van deze technologie? “Er zijn een aantal kwesties die van belang zijn voor economen.”

Het onderzoek heeft verstrekkende gevolgen voor de betonindustrie, zegt Jiong Hu, hoogleraar civiele techniek en milieutechniek en een ander lid van het onderzoeksteam.

« Er is een enorme druk op de betonindustrie, grotendeels vanwege de ecologische voetafdruk », zei Hu. “Dit is iets waar niet alleen de betonindustrie, maar ook de samenleving profijt van zal hebben.”

Fontein: Universiteit van Nebraska-Lincoln