Исследователи из Наньянского технологического университета Сингапура (NTU Singapore) разработали инновационную технологию 3D-печати бетона, которая способствует захвату углерода и улучшению прочности материала. Это открытие обещает значительное сокращение выбросов углекислого газа в строительной отрасли, вводя CO2 непосредственно в структуру бетона и обеспечивая экологичное будущее для строительных технологий.
Метод направлен на уменьшение углеродного следа цемента, который ежегодно приводит к выбросам около 1,6 миллиарда тонн CO2, что составляет примерно 8% мировых выбросов парниковых газов. Новая технология позволяет снизить выбросы, сокращая расход материалов, ускоряя процесс строительства и уменьшая трудозатраты. В ходе 3D-печати в бетонную смесь вводятся пар и углекислый газ, побочные продукты промышленных процессов, что позволяет бетону захватывать и сохранять CO2 в своей структуре.
Тестирование показало, что данный метод не только сохраняет углерод, но и укрепляет сам бетон. Напечатанный материал оказался более прочным, чем традиционный 3D-бетон, демонстрируя большую механическую стойкость.
Строительная отрасль является одним из крупнейших источников глобальных выбросов парниковых газов, отметил профессор Тан Минг Джен из Школы механической и аэрокосмической инженерии NTU (MAE) и Сингапурского центра 3D-печати (SC3DP). Он подчеркнул, что новая система 3D-печати бетона представляет собой альтернативу, которая не только улучшает механические свойства материала, но и снижает воздействие строительного сектора на окружающую среду.
«Традиционный цемент выделяет много углекислого газа, но наш метод позволяет вернуть CO2 в оборот, используя 3D-печать бетона», — сказал Джен. Исследователи считают, что эта инновация может значительно помочь в достижении глобальных целей устойчивого развития и снижении зависимости от энергоемких процессов, таких как производство железобетонных конструкций.
Технология, разработанная на основе предыдущих исследований профессора Тана и его команды, включает в себя соединение 3D-принтера с насосами CO2 и струей пара, распыляющейся в процессе печати. Углекислый газ вступает в реакцию с компонентами бетона, превращаясь в твердое вещество, которое остается внутри материала, а пар улучшает поглощение CO2, повышая свойства структуры.
Лабораторные тесты показали, что бетон, напечатанный с использованием этой технологии, на 50% эффективнее в отношении формирования и печати, а также продемонстрировал большую прочность. В частности, он оказался на 36,8% прочнее на сжатие и на 45,3% прочнее на изгиб по сравнению с обычным 3D-бетоном. Этот метод также оказался более экологичным, поглощая на 38% больше CO2, чем традиционные методы 3D-печати.
«Мы находимся на критическом этапе, когда мировое сообщество усиливает борьбу с изменением климата. Мы считаем, что наша технология может значительно повысить устойчивость строительной отрасли», — добавил Лим Шон Гип, кандидат наук из Школы магистратуры NTU.
Соавтор исследования, доктор Дэниел Тэй, отметил, что использование углекислого газа в 3D-печати бетона может привести к созданию более прочных и экологичных зданий, что, в свою очередь, способствовало бы развитию строительных технологий.
Ученые из NTU подали заявку на патент этой инновации. В будущих исследованиях они планируют оптимизировать процесс 3D-печати, чтобы сделать его более эффективным и использовать отработанные газы вместо чистого углекислого газа.
Отметим, что ранее ученые Омского государственного технического университета (ОмГТУ) создали светящуюся в темноте высокопрочную брусчатку для тротуаров, пешеходных дорожек и других общественных зон, которая способна выдерживать большие нагрузки и использоваться в любых климатических условиях.