الخرسانة لديها مشكلة الكربون.

20 يوليو، 2022

نحن نستخدم الخرسانة اليوم أكثر من الفولاذ والخشب والبلاستيك والألمنيوم مجتمعين. باعتبارها المادة الأكثر شيوعًا من صنع الإنسان على وجه الأرض ، فهي ثاني أكثر المواد استهلاكًا بعد الماء - ومع ذلك ، غالبًا ما يتم تجاهل الآثار البيئية للخرسانة. تابع القراءة لفهم سبب إشكالية انبعاثات الخرسانة وما الذي يفعله العلماء للتخفيف من ذلك. 

ما هي الخرسانة؟

تم استخدام الخرسانة على نطاق واسع كمواد بناء لعدة قرون ، من الكولوسيوم في روما باستخدام الرمال البركانية كمادة لاصقة ، إلى المنازل السكنية وناطحات السحاب العملاقة التي تستخدم الأسمنت البورتلاندي كمكون رئيسي للخرسانة الحديثة.

تم اختراع الأسمنت البورتلاندي ، وهو أكثر المواد اللاصقة المستخدمة في الخرسانة والجص والملاط ، في عام 1824.
تم اختراع الأسمنت البورتلاندي ، وهو أكثر المواد اللاصقة المستخدمة في الخرسانة والجص والملاط ، في عام 1824.

الخرسانة ليست مادة محددة بقدر ما هي فئة من المواد. إنه مزيج من الرمل أو الحصى أو مادة حشو أخرى مع مادة لاصقة - عادة ما تكون أسمنت أو عامل ربط آخر. يمكن بعد ذلك تدعيمها بعوارض أو شبكة فولاذية لتوفير قوة الشد والمرونة ، مما ينتج عنه هيكل قوي ومتين.

لماذا هو هكذا شعبية؟

الخرسانة هي أكثر مواد البناء استخدامًا في العالم ، وليس من الصعب معرفة السبب. الخرسانة متينة ، وقليلة الصيانة ، ومقاومة للحريق والماء. يمكن أن تحمي الناس من الرياح والأمطار ، ويمكنها أن تصمد أمام الظروف الجوية الأكثر قسوة - والتي يمكننا أن نرى أنها تتزايد بشكل كبير مع استمرار تغير المناخ. 

إن تشييد المباني من الخرسانة ليس رخيصًا تمامًا مثل الخشب أو الفولاذ ، إلا أن القوة المطلقة والمتانة للخرسانة تسمح لهذا التباين بالتساوي بمرور الوقت. تتمتع الخرسانة أيضًا بالمرونة التي يمكن سكبها في ألواح أو قوالب كسوائل ، ومعززة بالفولاذ ، ثم معالجتها لتتحول إلى مادة صلبة صخرية. 

البصمة الكربونية للخرسانة

تصنيع الخرسانة مسؤول عن حوالي 8٪ من ثاني أكسيد الكربون العالمي2 الانبعاثات - فرق صارخ في صناعة الطيران 2.8٪ - وتأثيرها البيئي يمتد إلى أبعد من ذلك بكثير.

يتم إطلاق ما يقرب من 600 كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الأسمنت المنتج.
يتم إطلاق ما يقرب من 600 كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الأسمنت المنتج.

تأتي هذه البصمة بشكل أساسي من إنتاج الأسمنت البورتلاندي ، وهو المادة اللاصقة الأساسية في الخرسانة. يصنع الأسمنت من الحجر الجيري المستخرج (كربونات الكالسيوم) الذي يتم تسخينه إلى ما يقرب من 1500 درجة مئوية ، والذي ينتج الكلنكر (أكسيد الكالسيوم ، وهو شكل من أشكال الجير) وثاني أكسيد الكربون.2. يتم طحن هذا الكلنكر وخلطه بالماء والجبس لإنتاج الأسمنت. 

يمكن توسيع التأثير البيئي للخرسانة إلى أبعد من مجرد ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات. إحدى هذه المشكلات هي تأثير جزيرة الحرارة. هذه هي الظاهرة التي تكون فيها المساحات الحضرية أكثر دفئًا من المناطق المحيطة بسبب الخرسانة والأسفلت التي تتمتع بسعة حرارية أعلى بكثير وانعكاسية أقل من المساحات الخضراء. وقد أدى ذلك إلى تفاقم آثار تغير المناخ في المدن.

بالإضافة إلى ذلك ، يوضح مفهوم "الجبال الجليدية" الخرسانية مدى ترسخ الخرسانة في المشهد الحضري والضواحي. لقد غيرت الإنشاءات الخرسانية الدائمة كيفية تفاعلنا مع الطبيعة. وقد أقيمت السدود ، التي ستستمر لعقود إلى قرون ، للسيطرة على الأنهار والبحيرات ، ويمكن أن تمنع النظم البيئية من الازدهار. تنتج البنية التحتية الحضرية مثل مراكز التسوق والمباني الشاهقة ومواقف السيارات متعددة المستويات كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون في عملية البناء وتخزين الكربون بطريقة ثابتة يصعب تفكيكها - ويصعب التخلص منها بشكل فعال.

بعض الحلول الملموسة

يمكن إجراء تغييرات في كيفية إنتاج الخرسانة وكيفية تفاعلنا معها في بناء المساحات الحضرية. كنقطة انطلاق ، يمكن أن يؤدي استخدام أحدث التقنيات إلى تحسين عملية التصنيع لتقليل الطاقة المهدرة والمواد المتفاعلة. كونك منتقدًا ومحددًا بشأن كمية الخرسانة المطلوبة في المشروع واستخدام أقل قدر الإمكان هو أيضًا فعال للغاية. ومع ذلك ، فإن تغيير العمليات التي مضى عليها عقود من أجل بدائل أكثر استدامة يمكن أن يكون مفيدًا أيضًا حيث لا تزال الخرسانة هي الخيار الأفضل.

يمكن التخفيف من بعض التأثيرات البيئية للخرسانة ببساطة عن طريق استخدام أقل ، لصالح المواد التي تنتج انبعاثات أقل ، ويمكن إعادة تدويرها بسهولة ، ويمكن أن تقلل من تأثير "الجزيرة الحرارية" في المناطق الحضرية.
يمكن التخفيف من بعض التأثيرات البيئية للخرسانة ببساطة عن طريق استخدام أقل ، لصالح المواد التي تنتج انبعاثات أقل ، ويمكن إعادة تدويرها بسهولة ، ويمكن أن تقلل من تأثير "الجزيرة الحرارية" في المناطق الحضرية.

ربما وجد باحثون من جامعة كولورادو طريقة لتحييد إنتاج الكربون من إنتاج الخرسانة باستخدام الحجر الجيري من مصادر بيولوجية. يمكن لبعض أنواع الطحالب الدقيقة إنتاج كربونات الكالسيوم كمنتج لعملية التمثيل الضوئي ، والتي تمتص ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية. يمكن بعد ذلك طحن هذا الحجر الجيري وتسخينه لصنع الكلنكر للأسمنت. ومع ذلك ، يمكن جعل هذا أكثر فعالية إذا كان إنتاج الكلنكر نفسه يقلل من ثاني أكسيد الكربون2 انتاج. يمكن أن يقلل الوقود البديل مثل الهيدروجين أو الوقود الحيوي من التأثير المباشر لحرق الوقود الأحفوري. 

بالإضافة إلى ذلك ، ابتكر مهندسون من كامبريدج طريقة لإعادة استخدام الخرسانة القديمة التي كانت ستذهب إلى مكب النفايات. وجد المهندسون أن الأسمنت المستخدم يشبه إلى حد بعيد كيميائيًا تدفق الجير المستخدم في مصانع إعادة تدوير الفولاذ. تستخدم هذه العملية الأسمنت القديم بدلاً من تدفق الجير والذي ، بعد إعادة تدوير الفولاذ ، يشكل خبثًا مطابقًا تقريبًا للكلنكر. يمكن استخدام هذا بعد ذلك لصنع إسمنت جديد مرارًا وتكرارًا. يمكن أيضًا إعادة استخدام الركام من الخرسانة القديمة ، مما يسمح بنفايات أقل بكثير من الصخور والرمل ، وتأثير أقل على البيئة إذا كانت عملية إعادة التدوير تعمل بالطاقة المتجددة.

Chemwatch هنا للمساعدة

هل أنت قلق بشأن عملياتك الكيميائية؟ نحن هنا للمساعدة. في Chemwatch ، لدينا مجموعة من الخبراء تمتد جميعًا الإدارة الكيميائية المجالات ، من تخزين المواد الكيميائية إلى تقييم المخاطر إلى رسم الخرائط الحرارية والتعليم الإلكتروني والمزيد. اتصل بنا اليوم لمعرفة المزيد في sales@chemwatch.net

مصادر:

استفسار سريع