В быстрорастущем и развивающемся секторе строительства преобразующий потенциал 3D- печати бетоном становится все более заметным. Его многочисленные преимущества включают снижение спроса на природные ресурсы (например, отказ от опалубки с помощью топологической оптимизации), сокращение цепочек поставок за счёт строительства на месте и значительное снижение рисков на рабочем месте благодаря уменьшению потребности в ручном труде при выполнении задач с высоким уровнем риска. Роль 3D-печати в устойчивом развитии может привести к сокращению потребления энергии в мире на 5 %; она может принести экологическую пользу, которая потенциально не уступает, если не превосходит, её способность оптимизировать строительные процессы. Учитывая, что годовой объём потребления бетона во всём мире составляет 30 Гт и, как ожидается, будет постоянно расти, постоянное связывание CO2 в бетоне и цементе с помощью технологии 3D-печати может быть жизнеспособным и привлекательным вариантом. Задавшись этим вопросом ученые в Сингапуре разработали метод 3D-печати бетоном с добавлением углекислого газа.
Ученые из Наньянского технологического университета (Сингапур) разработали метод 3D-печати бетона, который может снизить углеродные выбросы при строительстве. Суть нового метода заключается в следующем: в процессе 3D-печати в бетонную смесь подаётся пар и углекислый газ, собранный в качестве побочных продуктов на промышленных предприятиях. Таким образом, CO2 не выбрасывается в атмосферу, а интегрируется непосредственно в структуру бетона и надежно там сохраняется. Важно отметить, что эта технология не только экологична, но и улучшает характеристики самого бетона.
Для создания бетона используется специальная запатентованная разработка, позволяющая регулировать подачу газообразных и жидких добавок в вязкую текучую среду перед нанесением 3D-материала на сопло печатающей головки принтера: в процессе 3D-печати в бетонную смесь закачиваются пар и CO₂. Углекислый газ взаимодействует с компонентами смеси, превращаясь в твердый материал, который остается «запертым» внутри структуры.
«Строительный сектор – один из крупнейших источников выбросов парниковых газов в мире», – отмечает руководитель исследования, профессор Тан Минг Джен из Школы механической и аэрокосмической инженерии и Сингапурского центра 3D-печати NTU.
«Разработанная нами технология 3D-печати предлагает эффективный способ сокращения выбросов углерода. Она не просто улучшает механические свойства бетона, но и помогает снизить экологический ущерб от строительной отрасли. Мы показали, что CO2, выделяемый электростанциями или другими промышленными объектами, можно успешно использовать для 3D-печати бетоном, что особенно актуально, учитывая высокий уровень эмиссии углекислого газа при традиционном производстве цемента», добавил Тан Минг Джен.
Авторы разработки уверены, что их технология станет весомым вкладом в достижение целей устойчивого развития и поможет снизить зависимость строительной отрасли от энергозатратных процессов.