Έναν νέο δρόμο για τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος του κατασκευαστικού τομέα, δείχνει η Πολυτεχνική Σχολή Νανιάνγκ στη Σιγκαπούρη με τους ερευνητές να αναπτύσσουν μέθοδο τρισδιάστατης εκτύπωσης σκυροδέματος που δεσμεύει τον άνθρακα.
Η καινοτομία τους παρουσιάστηκε στο περιοδικό Carbon Capture Science & Technology και έχει στόχο να μειώσει σημαντικά το αποτύπωμα άνθρακα του σκυροδέματος μέσω του περιορισμού στη χρήση υλικών, της μείωσης του χρόνου κατασκευής και των απαιτήσεων εργασίας.
Οι προσπάθειες για το πρασίνισμα του τσιμέντου έχουν τεθεί στο επίκεντρο καθώς πρόκειται για ένα από τα δημοφιλέστερα προϊόντα, ενώ την ίδια ώρα ευθύνεται για 1,6 δισεκατομμύρια μετρικούς τόνους διοξειδίου του άνθρακα (CO2) ή περίπου το 8% των παγκόσμιων εκπομπών CO2.
Η πρόσφατα αναπτυχθείσα διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης σκυροδέματος περιλαμβάνει την έγχυση ατμού και CO2, που δεσμεύονται ως υποπροϊόντα βιομηχανικών διεργασιών, στο μείγμα σκυροδέματος, το οποίο στη συνέχεια ενσωματώνει και αποθηκεύει άμεσα το CO2 στη δομή του. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μέθοδος έγχυσης CO2 και ατμού βελτίωσε τις μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος, προσφέροντας αυξημένη αντοχή σε σύγκριση με το συμβατικό τρισδιάστατα εκτυπωμένο σκυρόδεμα.
Ο επικεφαλής της έρευνας, καθηγητής Tan Ming Jen από τη Σχολή Μηχανολόγων και Αεροδιαστημικών Μηχανικών (MAE) του NTU και το Κέντρο τρισδιάστατης εκτύπωσης του NTU στη Σιγκαπούρη ανέφερε, σύμφωνα με το TechXplore, ότι το νέο αυτό σύστημα τρισδιάστατης εκτύπωσης σκυροδέματος «προσφέρει μια εναλλακτική λύση για τη μείωση του άνθρακα, όχι μόνο βελτιώνοντας τις μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος, αλλά και συμβάλλοντας στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων του τομέα. Καταδεικνύει τη δυνατότητα χρήσης του CO2 που παράγεται από σταθμούς παραγωγής ενέργειας ή άλλες βιομηχανίες για την τρισδιάστατη εκτύπωση σκυροδέματος. Δεδομένου ότι το παραδοσιακό τσιμέντο εκπέμπει πολύ διοξείδιο του άνθρακα, η μέθοδός προσφέρει έναν τρόπο για τη δέσμευση του CO2 μέσω της τρισδιάστατης εκτύπωσης σκυροδέματος».
Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι η καινοτομία τους αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη συμβολή στην επίτευξη των παγκόσμιων στόχων βιώσιμης ανάπτυξης και στη μείωση της εξάρτησης της βιομηχανίας από συμβατικές ενεργοβόρες διαδικασίες, όπως η κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα.
Για να αναπτύξει το σύστημα τρισδιάστατης εκτύπωσης σκυροδέματος, η ερευνητική ομάδα συνέδεσε τον τρισδιάστατο εκτυπωτή με αντλίες CO2 και έναν πίδακα που εκτοξεύει ατμό. Όταν ενεργοποιείται, το σύστημα διοχετεύει CO2 και ατμό στο μείγμα σκυροδέματος κατά την εκτύπωση. Το CO2 αντιδρά με τα συστατικά του σκυροδέματος και μετατρέπεται σε στέρεη μορφή που δεσμεύεται και αποθηκεύεται μέσα στο υλικό.
Ταυτόχρονα, ο ατμός βελτιώνει την απορρόφηση του CO2 στην τρισδιάστατα εκτυπωμένη δομή, ενισχύοντας τις ιδιότητές της. Σε εργαστηριακές δοκιμές, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η εκτυπωμένη δομή σκυροδέματος παρουσίασε 50% βελτίωση στην εκτυπωτική ικανότητα – που σημαίνει ότι μπορεί να διαμορφωθεί και να εκτυπωθεί πιο αποτελεσματικά.
Δείτε το βίντεο με τη νέα μέθοδο 3D εκτύπωσης τσιμέντου που ανέπτυξε το Πολυτεχνείο της Σιγκαπούρης.
Η δομή εμφάνισε επίσης καλύτερη αντοχή και ανθεκτικότητα. Το εκτυπωμένο σκυρόδεμα ήταν κατά 36,8% ισχυρότερο στην πίεση και κατά 45,3% ισχυρότερο στην κάμψη σε σύγκριση με το κανονικά 3D εκτυπωμένο σκυρόδεμα.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η μέθοδος είναι επίσης πιο πράσινη, καθώς απορροφά και δεσμεύει 38% περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους τρισδιάστατης εκτύπωσης.
