Как можно использовать воплощенный углерод для снижения глобального потепления?

Использование углекислого газа напрямую, т.е. без химической модификации или после химических процессов преобразования, для производства строительных материалов является ключевой стратегией для смягчения последствий изменения климата и эффективного использования ресурсов.

Ученые неустанно проводят исследования по внедрению этой стратегии в производство строительных материалов, и результаты оказались весьма плодотворными. Вот некоторые из примеров, демонстрирующих это:

  • CO2 сегодня используется для производства смол, пенопластов и пластмасс.
  • CO2 можно использовать для отверждения свежего бетона.
  • CO2 можно использовать для производства углеродно-отрицательного заполнителя, который является экологически чистым строительным материалом.
  • Путем преобразования углекислого газа можно производить нановолокна, которые в будущем могут быть использованы в качестве компонента для производства блоков.
  • Выбросы CO2 действуют в атмосфере как одеяло и задерживают тепло в воздухе. Они препятствуют охлаждению Земли и являются одной из основных причин глобального потепления. Эти разработки являются многообещающими и делают производство материалов и строительство зданий более устойчивым и экологичным.

  • Часто задаваемые вопросы
  • Как использовать воплощенный углерод для уменьшения глобального потепления?

    1. Отверждение бетона с помощью диоксида углерода

    Готовый бетон может застывать и упрочняться в процессе карбонизации вместо гидратации. Химические реакции, происходящие во время этого процесса, включают реакцию между силикатом кальция в цементе и двуокисью углерода в присутствии воды с образованием карбоната кальция и геля гидрата силиката кальция.

    Более того, реакции карбонизации ускоряют процесс твердения и, следовательно, повышают раннюю прочность на сжатие. Процесс твердения не требует специальных камер или устройств. Было замечено, что на один кубический метр бетона расходуется примерно 3,5 кг углекислого газа.

    Отверждение бетона с помощью углекислого газа является эффективным способом снижения процента воплощенного углерода. Это объясняется тем, что при этом потребляется углекислый газ, что приводит к снижению глобального потепления, а свойства бетона, отвержденного с помощью CO2, аналогичны, а иногда и лучше, чем у бетона, отвержденного с помощью других традиционных методов.

    Использование овеществленного углерода для отверждения бетона Бетон, отвержденный диоксидом углерода

    2. Производство углеродно-отрицательного заполнителя

    Двуокись углерода используется для обработки промышленных отходов, таких как цементная пыль, стальной шлак, сланцевая зола, зола мусоросжигательных печей и загрязненная почва, для получения углеродно-отрицательного заполнителя. Эти отходы, если бы они не были переработаны, были бы захоронены на свалках или выброшены в атмосферу, что привело бы к загрязнению окружающей среды. Производство углеродно-отрицательного заполнителя имеет важное значение с экономической и экологической точек зрения.

    Как показано на рисунке, технология ускоренной карбонизации используется для производства углеродно-отрицательного заполнителя. Процесс не требует тепла, а для перемещения материалов через систему необходимо только электричество. При производстве заполнителя потребляется больше углекислого газа, чем выделяется; поэтому заполнитель является углеродно-отрицательным.

    Схематическое представление производства заполнителя с использованием диоксида углерода

    3. Производство полимеров

    Диоксид углерода может быть использован в качестве основного компонента или частичной замены при производстве многих полимеров. Например, он заменяет часть сырья на основе ископаемого топлива для производства полимеров, которые используются для изготовления смол, пенопластов и пластмасс.

    4. Очистка бетонных поверхностей

    Углекислый газ может быть использован для производства гранул сухого льда. Гранулы сухого льда могут заменить пескоструйную обработку для удаления краски с бетонных поверхностей.

    5. Производство экологичных материалов

    Строительная отрасль выбрасывает значительное количество углекислого газа, и половина из них приходится на производство цемента. Выбросы углекислого газа можно сократить, используя низкоуглеродистый цемент, который требует меньше энергии при производстве и имеет магнезию в качестве основного компонента. Магнезия в бетоне поглощает углекислый газ в процессе затвердевания.

    Низкоуглеродистый цемент производится из смеси оксихлорида магния и летучей золы. Оксихлорид магния является побочным продуктом добычи магния, а летучая зола — побочным продуктом сжигания угля.

    6. Преобразование диоксида углерода в нановолокна

    Нановолокна, получаемые в результате преобразования двуокиси углерода, могут стать строительными блоками будущего. Исследователи обнаружили, что прочность, гибкость и проводимость нановолокон превосходят прочность, гибкость и проводимость стали. В результате они могут быть использованы в качестве легкого и высокопрочного материала в строительстве.

    Нановолокна могут быть выращены в более прочное образование, называемое углеродной нанотрубкой. Углекислый газ, выделяемый электростанциями, работающими на природном газе, может быть отделен и преобразован в углеродную нанотрубку. Углеродные нанотрубки (УНТ) могут быть добавлены в материалы на основе цемента для зарождения продуктов гидратации, контроля образования микротрещин, улучшения механического поведения и уменьшения деформации.

    Нити нановолокна с яркими точками роста углеродных нанотрубок
    Углеродная нанотрубка, выращенная из диоксида углерода

    Вопросы и ответы

    Как можно использовать углекислый газ в производстве строительных материалов?

    Использование двуокиси углерода прямо или косвенно в процессе химического преобразования при производстве материалов и строительстве зданий является ключевой стратегией для смягчения последствий изменения климата и эффективного использования ресурсов.

    Как двуокись углерода способствует глобальному потеплению?

    Углекислый газ работает в атмосфере как одеяло и задерживает тепло в воздухе. Находящийся в воздухе CO2 препятствует охлаждению Земли и вызывает глобальное потепление. Таким образом, он является одной из основных причин глобального потепления.

    Какие материалы производятся с использованием углекислого газа?

    Из углекислого газа в сочетании с другими материалами можно производить несколько строительных материалов. Например, двуокись углерода используется для производства смол, пенопластов и пластмасс. Кроме того, с помощью углекислого газа можно отверждать свежий бетон. В процессе отверждения используется 3,5 кг углекислого газа на кубический метр бетона.
    Производство углеродно-отрицательного заполнителя — еще одно применение углекислого газа в строительных материалах. Кроме того, путем преобразования диоксида углерода производятся нановолокна. Этот материал имеет потенциал для блоков в будущем.

    Может ли бетон с нулевым содержанием углерода заменить обычный?

    Воплощенный углерод в строительстве: Самое время его сократить

    Исследование: Электрификация бетона с помощью наноуглеродного материала

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой