Дорога к низкоуглеродистому бетону

Никто не знает, кто сделал это первым и когда. Но ко II или III векам до нашей эры римские инженеры регулярно перемалывали обожженный известняк и вулканический пепел, чтобы получить цемент: порошок, который начинает затвердевать при смешивании с водой.

Они широко использовали еще влажный раствор в качестве раствора для кирпичной и каменной кладки. Но они также узнали ценность размешивания пемзы, гальки или черепков вместе с водой: соблюдая правильные пропорции, цемент в конечном итоге свяжет все это в прочный, долговечный, похожий на камень конгломерат, называемый цементные работы или — в более позднем термине, происходящем от латинского глагола, означающего «собирать вместе» —конкретный.

Римляне использовали этот чудесный материал по всей своей империи — виадуки, волнорезы, колизеи и даже храмы, такие как Пантеон, который до сих пор стоит в центре Рима и до сих пор может похвастаться самым большим неармированным бетонным куполом в мире.

Два тысячелетия спустя мы делаем почти то же самое, заливая бетон гигатоннами для дорог, мостов, высотных зданий и других крупных объектов современной цивилизации. На самом деле в глобальном масштабе человечество сейчас использует примерно 30 миллиардов метрических тонн бетона в год — больше, чем любой другой материал, кроме воды. И поскольку быстроразвивающиеся страны, такие как Китай и Индия, продолжают свой многолетний строительный бум, это число только увеличивается.

К сожалению, наша давняя любовь к бетону усугубила нашу климатическую проблему. Разнообразие цемент это наиболее часто используется для связывания современного бетона, инновации 19-го века, известной как портландцемент, производится в энергоемких печах, которые производят более полутонны углекислого газа на каждую тонну продукта. Умножьте это на гигатонны глобального использования, и окажется, что производство цемента дает около 8 процентов от общего количества CO.₂ выбросы.

Конечно, это далеко не те доли, которые связаны с транспортом или производством энергии, обе из которых значительно превышают 20 процентов. Но поскольку срочность решения проблемы изменения климата усиливает общественное внимание к выбросам цемента, наряду с потенциальным давлением со стороны правительства как в Соединенных Штатах, так и в Европе, это стало слишком большим, чтобы его игнорировать. «Теперь признано, что нам необходимо сократить чистые глобальные выбросы до нуля к 2050 году», — говорит Робби Эндрю, старший научный сотрудник Центра международных исследований климата CICERO в Осло, Норвегия. «А бетонная промышленность не хочет быть плохим парнем, поэтому они ищут решения».

Крупные отраслевые группы, такие как Глобальная ассоциация цемента и бетона, базирующаяся в Лондоне, и Ассоциация портлендского цемента, базирующаяся в Иллинойсе, выпустили подробные дорожные карты по сокращению этих 8 процентов до нуля к 2050 году. Многие из их стратегий основаны на новых технологиях; еще больше — вопрос расширения использования альтернативных материалов и малоиспользуемых практик, которые существуют уже несколько десятилетий. И все это можно понять с точки зрения трех химических реакций, которые характеризуют жизненный цикл бетона: прокаливание, гидратация и карбонизация.