Новая технология может сократить выбросы цементной промышленности и замкнуть углеродный цикл
Исследователи из Северо-Западного университета (США) разработали инновационный строительный материал, который не только заменяет традиционные компоненты бетона, но и связывает углекислый газ (CO₂). Технология, опубликованная в журнале Advanced Sustainable Systems, использует морскую воду, электричество и CO₂, имитируя природные процессы формирования раковин моллюсков и кораллов. Это открытие может стать прорывом в борьбе с климатическим кризисом, особенно в углеродоемкой цементной отрасли.
Как это работает?
Процесс производства материала включает три ключевых компонента:
- Морская вода — источник ионов кальция и магния.
- Электрический ток — запускает электрохимические реакции.
- Углекислый газ — связывается в процессе в твердые минералы.
При пропускании тока через соленую воду с одновременной подачей CO₂ образуются бикарбонат-ионы, которые взаимодействуют с кальцием и магнием. В результате формируются:
- Карбонат кальция (основа раковин моллюсков) — напрямую связывает CO₂.
- Гидроксид магния — поглощает углекислый газ при последующих реакциях.
«Мы можем полностью контролировать свойства материала — от химического состава до плотности и пористости», — объясняет ведущий автор исследования Алессандро Ротта Лория.
Преимущества технологии
- Замкнутый углеродный цикл: CO₂ не выбрасывается, а используется для создания строительных материалов.
- Замена песка и гравия: Новый материал может замещать до 70% объема бетона, снижая нагрузку на добычу природных ресурсов.
- Экологичность производства: Если заводы разместить на побережье, морская вода и CO₂ будут доступны на месте, сокращая транспортные расходы и выбросы.
По данным Всемирного экономического форума, цементная промышленность ответственна за 8% глобальных выбросов CO₂ — больше, чем весь авиационный сектор. Внедрение этой технологии позволит сократить углеродный след отрасли.
Связь с природой и масштабирование
Метод имитирует естественные процессы: кораллы и моллюски тысячелетиями используют CO₂ для строительства своих структур, но вместо биологических механизмов здесь задействовано электричество.
Ученые уже экспериментируют с регулировкой параметров:
- Напряжение и сила тока — влияют на скорость реакции.
- Скорость подачи CO₂ — определяет количество связываемого газа.
- Циркуляция воды — контролирует равномерность формирования материала.
«Мы создаем не просто альтернативу бетону, а инструмент для захвата углекислого газа прямо на производстве», — подчеркивает Ротта Лория.
Контекст: Цементная промышленность и климат
Цемент — второй самый потребляемый материал на планете после воды. Его производство требует высоких температур (1400–1500°C) и сопровождается выделением CO₂ как из топлива, так и из известняка. Новая технология предлагает:
- Снижение зависимости от ископаемого топлива.
- Утилизацию CO₂ вместо его выброса в атмосферу.
- Сохранение песка и гравия, чья добыча разрушает экосистемы.
Что дальше?
Исследователи планируют:
- Тестировать материал в реальных строительных проектах.
- Оптимизировать процесс для промышленного масштабирования.
- Изучить возможность интеграции с системами улавливания CO₂ на заводах.
Ранее та же команда обнаружила тысячи ферментов, способных разлагать пластик на свалках, что подчеркивает их фокус на устойчивые решения.
Заключение
Технология Северо-Западного университета — шаг к переосмыслению строительной индустрии. Если метод будет внедрен глобально, он не только сократит выбросы, но и превратит цементные заводы из источников проблемы в часть её решения. Однако успех зависит от готовности отрасли инвестировать в инновации и сотрудничать с наукой.