Endryu Pol Loran, Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləriKredit: Pixabay/CC0 İctimai Sahə

Dünyanın ən çox yayılmış tikinti materialının bir sirri var. Betonu bir-birinə bağlayan “yapışqan” olan sement, binaların və infrastrukturun ömrü boyu tədricən “nəfəs alır” və havadan milyonlarla ton karbon qazını (CO2) _{saxlayır .}

MIT Beton Davamlılıq Mərkəzinin yeni bir araşdırması, karbonun mənimsənilməsi prosesini ilk dəfə olaraq milli miqyasda ölçməyə imkan verir. Məqalə ” Proceedings of the National Academy of Sciences” jurnalında dərc olunub .

Tədqiqat qrupu yeni bir yanaşmadan istifadə edərək, ABŞ binalarında və infrastrukturunda sementin ildə 6,5 milyon metrik tondan çox CO2 saxladığını müəyyən etdi _{. Bu, ABŞ sement istehsalında əsas kimyəvi reaksiya nəticəsində yayılan CO2} -nin təxminən 13%-nə uyğundur . Meksikada eyni tikinti materialı ildə təxminən 5 milyon ton saxlayıb.

Sementdə karbonun udulması necə işləyir

Bəs komanda bu rəqəmləri necə əldə etdi?

Alimlər onilliklərdir ki, karbonun necə udulmasının necə olduğunu bilirlər. CO2 _{kiçik məsamələr vasitəsilə} betona və ya məhlula — blokları, kərpicləri və daşları yapışdıran qarışıqa — daxil olur , sementdəki kalsiumla zəngin məhsullarla reaksiyaya girir və kalsium karbonat və ya əhəngdaşı adlanan sabit bir minerala çevrilir.

Kimya hamıya məlumdur, lakin bunun miqyasını miqyasda hesablamaq mümkün deyil. Dallasdakı beton magistral yol, beton hörgü bloklarından (CMU) və ya danışıq dilində kül bloklarından tikilmiş Mexiko şəhərindəki mənzillərdən fərqli olaraq CO2-ni saxlayır _{. Alyaskanın Ferbenks şəhərində qar altında basdırılmış təməl plitəsi CO2-ni} tamamilə fərqli bir sürətlə “nəfəs alır” .

MIT İnşaat və Ətraf Mühit Mühəndisliyi Departamentinin aparıcı müəllifi və tədqiqatçısı Hessam AzariCəfərinin izah etdiyi kimi, “Karbon udulması kontekstə çox həssasdır. Buna dörd əsas amil təsir göstərir: istifadə olunan sement növü, onunla hazırladığımız məhsul – beton, CMU və ya harç – strukturun həndəsəsi və məruz qaldığı iqlim və şərait. Hətta eyni struktur daxilində belə, udma müxtəlif elementlər arasında beş dəfə dəyişə bilər.”

Miqyasda karbon qəbulunun modelləşdirilməsi

Heç bir iki struktur CO2-ni eyni şəkildə saxlamadığı üçün _ölkə miqyasında udmanın qiymətləndirilməsi adətən bir sıra sement əsaslı elementlərin: plitələr, divarlar, şüalar, sütunlar, səkilər və daha çoxunun simulyasiyasını tələb edir. Bundan əlavə, bunların hər birinin öz yaşı, həndəsəsi, qarışığı və məruz qalma şəraiti nəzərə alınmalıdır.

Bu yanaşmanın çimərlikdəki hər qum dənəsini saymağa çalışmaq kimi olduğunu görən komanda fərqli bir yol seçdi. Onlar müxtəlif binalar və infrastruktur hissələri üçün uyğun ola biləcək yüzlərlə arxetip, tipik dizaynlar hazırladılar. Bu, müəyyən bir yerdə adətən nə qədər qum olduğunu təxmin etmək üçün çimərliyin formasını, dərinliyini və sahil xəttini xəritələşdirmək əvəzinə, onu ölçməyə bənzəyir.

Əllərindəki bu arxetiplərlə komanda hər birinin müxtəlif mühitlərdə CO2-ni necə saxladığını və ABŞ və Meksikanın hər bir ştatında nə qədər yaygın olduğunu modelləşdirdi _. Bu şəkildə onlar yalnız CO2-nin nə qədər struktur saxladığını deyil, həm də bu rəqəmlərin niyə fərqli olduğunu təxmin edə _bildilər .

Karbon udulmasına təsir edən əsas amillər

İki amil diqqət çəkirdi. Birincisi, “tikinti trendi” və ya yeni tikinti miqdarının əvvəlki beş ildə necə dəyişdiyi idi. Bu, sement məhsullarının tikinti materialına nə qədər tez əlavə olunduğunu əks etdirdiyindən, hər bir ştatın nə qədər sement istehlak etdiyini və buna görə də həmin sementin nə qədərinin aktiv şəkildə karbonlaşdığını formalaşdırır. İkincisi, məsaməli məhlullar _CO2-ni daha sıx betondan bir qədər tez udduğu üçün məhlulun betona nisbəti idi.

Məhlul istifadəsinin daha yüksək olduğu ştatlarda, CO2 udulmasının emal emissiyalarına nisbətən payı _{nəzərəçarpacaq} dərəcədə yüksək idi.

AzariJafari qeyd edir ki, “Meksikada özünəməxsus bir şey müşahidə etdik: ABŞ-ın istifadə etdiyi sementin yarısından istifadə etməsinə baxmayaraq, ölkənin udma həcminin dörddə üçünə bərabərdir. Bunun səbəbi Meksikanın daha çox məhlul və daha aşağı möhkəmlikli betondan, eləcə də yerində qarışdırılmış torbalı sementdən istifadə etməsidir. Bu təcrübələr onların udma həcminin sement istehsalı tullantılarının təxminən dörddə birini tutmasının səbəbidir.”

Karbon qəbulunu artırmaq üçün imkanlar

Polad armaturdan istifadə edən struktur elementlərinə diqqət yetirilməli olsa da, udma korroziyanı sürətləndirə bilsə də, bir çox elementin udulmasını mənfi təsirlər olmadan artırmaq mümkündür.

MIT Beton Davamlılıq Mərkəzinin direktoru, MIT Materialları Tədqiqat Laboratoriyasının baş tədqiqatçısı və bu tədqiqatın baş müəllifi Randolph Kirchain izah edir: “Məsələn, havaya məruz qalan səth sahəsinin miqdarının artırılması udulmanı sürətləndirir və buna rəngləmə və ya kafel çəkmədən imtina etməklə və ya daha yüksək səth sahəsi-həcm nisbətinə malik vafli plitələr kimi dizaynlar seçməklə nail olmaq olar. Bundan əlavə, lazım olduğundan daha güclü, daha az məsaməli beton qarışıqlarından çəkinmək daha az sement istifadə edərkən udulmanı sürətləndirər.”

AzəriCəfəri şərh edir ki, “Sementdən karbonun mənimsənilməsinin milli inventarlarda necə təmsil olunduğunu dəqiqləşdirmək üçün real fürsət var. Ətrafımızdakı binalar və ayaqlarımızın altındakı beton daim milyonlarla ton CO2 “nəfəs alır” _. Buna baxmayaraq, geniş istifadə olunan hesabat çərçivələrindəki bəzi sadələşdirilmiş dəyərlər empirik olaraq müşahidə etdiyimizdən daha yüksək qiymətləndirmələrə səbəb ola bilər.

“Yenilənmiş elmin beynəlxalq inventarlara və İqlim Dəyişikliyi üzrə Hökumətlərarası Panel (IPCC) kimi təlimatlara inteqrasiyası, bildirilən rəqəmlərin sektorun maddi və zaman reallıqlarını əks etdirməsini təmin etməyə kömək edəcək.”

Qlobal karbon uçotu üçün təsirlər

Komandanın işi, milli miqyasda karbon udmasının ilk ciddi, aşağıdan yuxarıya doğru qiymətləndirməsini təklif etməklə, sementin ətraf mühitə təsirinin daha ətraflı təsvirini təqdim edir. Tikinti mühitini dekarbonizasiya etmək üçün çalışdığımız müddətdə, strukturlarımızın artıq arxa planda nə etdiyini anlamaq, irəliləyişdə tətbiq etdiyimiz yeniliklər qədər vacib ola bilər.

MIT tədqiqatçıları tərəfindən hazırlanmış yanaşma, qlobal tikinti materialları məlumat bazalarını milli sement istehsalı statistikası ilə birləşdirməklə digər ölkələrə də tətbiq oluna bilər. Bu, həmçinin udma səviyyəsini təhlükəsiz şəkildə maksimum dərəcədə artıran strukturların dizaynına da təsir göstərə bilər.

Daha çox məlumat: Hessam AzariJafari və digərləri, Sement əsaslı materialların karbon udma dinamikası: Bazar strukturunu, material istifadəsini və karbon dövrünü əlaqələndirir, Milli Elmlər Akademiyasının materialları (2025). DOI: 10.1073/pnas.2515116122

Jurnal məlumatları: Milli Elmlər Akademiyasının materialları Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilir