Bakteriebaseret beton giver klimafordele

"Byggebranchen udleder enorme mængder CO ₂ ", siger SINTEF -forsker Simone Balzer Le, som er en del af et tværfagligt forskerhold, der i øjeblikket udvikler en biologisk cement kaldet BioZEment. "Fremstilling af cement, som er et bindemiddel i beton, alene tegner sig for mere end fem procent af de globale drivhusgasemissioner. "

Ingen emissioner - ingen opvarmning

Ved konventionel cementproduktion, kalksten opvarmes til en temperatur på 1450 grader. Processen kaldes kalcinering og resulterer i frigivelse af store mængder drivhusgasemissioner (drivhusgasser) i form af CO ₂ .

"Der er i øjeblikket mange måder at reducere disse mængder på, "siger Balzer Le." Vores muligheder omfatter at fange CO ₂ gas, delvis at erstatte cementen med et andet bindemiddel, eller finde en måde at lave cement på uden opvarmning. Dette er den tilgang, vi bruger i udviklingen af ​​BioZEment, " hun siger.

Hvis det lykkes forskerne at fremme denne sidste tilgang, det kan have en massiv indflydelse på at reducere mængderne af drivhusgasemissioner produceret af byggesektoren.

"Vores estimater indikerer, at brug af dette materiale kan reducere globale emissioner med op til 80 procent sammenlignet med konventionel cement, selvom BioZEment ikke kan bruges til alle bygningsapplikationer i sin nuværende form. Imidlertid, det vil kunne bidrage til byggesektorens kollektive bestræbelser på at reducere CO ₂ emissioner.

Bakterier i stedet for opvarmning

Processen starter med at blande malede kalkpartikler og sand på konventionel måde. Men i stedet for at opvarme kalksten, specifikke bakterier tilsættes, som forskerne har opdaget tæt på et kalkbrud i Verdal, Norge.

"Bakterierne producerer organiske syrer, herunder mælkesyre og eddikesyre, "siger Balzer Le." Disse hjælper med at reducere blandingens pH -værdi og opløser så delvist kalksten, frigiver calciumioner og carbonat. "

"Trin to går ud på at blande sand med en anden form for bakterier i en skimmel og fodre denne med den tilberedte blanding af delvist opløst kalksten og urinstof. Disse bakterier producerer et enzym, der deler urinstoffet, hvilket får pH til at stige igen. Under sådanne forhold, calcium dannes sammen med calciumcarbonatkrystaller, og det er disse krystaller, der fungerer som bindemiddel i bakteriebaseret beton, ”forklarer hun.

Efter tørring, materialet i formen bliver fast. I det væsentlige, denne metode er en forlængelse af den velkendte biogeokemiske proces kendt som Microbially-induced Calcite Precipitation (MICP). Calciumcarbonat udfældes som følge af samspillet mellem naturlige mineraler og bakteriel metabolisme. MICP bruges, blandt andet, af det amerikanske firma bioMASON til fremstilling og stabilisering af undergrund.

"Fordelen ved vores tilgang er, at både calcium og carbonat stammer fra kalkstenen, hvilket gør os i stand til at reducere brugen af ​​urinstof sammenlignet med en anden almindeligt anvendt form for MICP, der udelukkende henter dets carbonat fra urinstof, "siger Balzer Le.

Start med at lave mursten

Forskerne har undersøgt en række forskellige måder at anvende denne teknologi på. Den mest enkle fremgangsmåde vil højst sandsynligt være at fremstille bakteriebaserede mursten, hvilket sandsynligvis kun vil koste cirka ti procent mere at lave end standard mursten.

"At lave mursten vil gøre det muligt for os at udvikle processen, men vi ser også på mere kommercielle anvendelser af materialet, der vil reducere produktionsomkostninger, "siger Balzer Le." Det mest realistiske scenario vil være at lave kommercielt fremstillede mursten, der kan transporteres direkte fra en fabrik til en byggeplads, " hun siger.

Praktisk og genanvendelig

Det er for tidligt at sige, hvordan denne biologiske cement vil fungere med hensyn til kvalitet.

"Det vil ikke være så stærkt som konventionelle betoner, men der er applikationer, hvor dens materialestyrke sandsynligvis vil være mere end tilstrækkelig, "siger Balzer Le, tilføjer, at der er mange potentielle måder at gøre BioZEment -beton stærkere på. Disse omfatter en række forskellige former for forstærkning ved hjælp af enten aluminium- eller cellulosefibre afledt af træ, som begge vil gøre materialet praktisk til en række forskellige applikationer.

Forskerne erkender også potentialet for at genbruge BioZEment.

"Dette vil resultere i mindre brug af råvarer, gør dette til et meget spændende forskningsområde for os, "siger Balzer Le.